JP2008256721A - Biosensor and biosensor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a biosensor device measurable without being influenced by viscosity of a sample. <P>SOLUTION: This biosensor device has a biosensor having a plurality of biosensor sections having a working pole and a counter pole, and a signal processing circuit for specifying the concentration of a measuring object substance from its electric current value, by measuring an electric current flowing out of a working pole electrode, by impressing respectively different voltages between the respective working pole and counter pole of the plurality of biosensor sections. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、オリゴヌクレオチド、抗原、酵素、ペプチド、抗体、DNAフラグメント、RNAフラグメント、グルコース、乳酸及びコレステロールなど生体物質、あるいは化学物質を電気的に検出するためのバイオセンサおよびバイオセンサ装置に関するものである。   The present invention relates to a biosensor and a biosensor device for electrically detecting biological substances such as oligonucleotides, antigens, enzymes, peptides, antibodies, DNA fragments, RNA fragments, glucose, lactic acid and cholesterol, or chemical substances. is there.

近年、使い捨てのサンプル片を用いるバイオセンシング計測器の種類が年々増加しており、特に、血液、血漿、尿及び唾液などの生体体液中の特定成分や、ある細胞がある時点に造る全ての蛋白質、すなわち、プロテオームを、簡易かつ短時間に測定及び解析することが期待されている。また、近い将来に使い捨てのDNAチップによる遺伝子診断によって、個人のSNP(Single Nucleotido Polymorphismの略)情報にあった治療や投薬を行うテーラーメード医療が実現することが期待されている。バイオセンシング計測器の中で、血糖値や乳酸値などの化学反応を促進させる酵素を用いたバイオセンサは、既に広く用いられている。   In recent years, the types of biosensing instruments that use disposable sample pieces have been increasing year by year, and in particular, all the proteins that are produced at a certain point in time, in particular components in biological fluids such as blood, plasma, urine and saliva. That is, it is expected to measure and analyze the proteome easily and in a short time. Further, in the near future, it is expected that tailor-made medical treatment for performing treatment or medication in accordance with individual SNP (abbreviation of Single Nucleotido Polymorphism) information is expected by genetic diagnosis using a disposable DNA chip. Among biosensing measuring instruments, biosensors using enzymes that promote chemical reactions such as blood glucose levels and lactic acid levels are already widely used.

以下、従来例としての特許文献1に開示されている血液サンプル中のブドウ糖量、すなわち、血糖値の検出に使用されるバイオセンサ装置について説明する。なお、本明細書中で「バイオセンサ」とは、生体物質など化学物質の検出部を含む使い捨て可能な部分を指し、「バイオセンサ部」とは、バイオセンサのうち、1組みの作用極と対極とを有する部分を指し、「バイオセンサチップ」とは、基板上にバイオセンサ及び計測回路等を搭載した使い捨て可能な部分を指す。また、「バイオセンサ装置」とは、バイオセンサまたはバイオセンサチップに解析回路や表示装置などを加えた装置全体を指すものとする。   Hereinafter, a biosensor device used for detecting the amount of glucose in a blood sample, that is, a blood glucose level, disclosed in Patent Document 1 as a conventional example will be described. In the present specification, the “biosensor” refers to a disposable part including a detection unit for a chemical substance such as a biological substance, and the “biosensor unit” refers to a set of working electrodes of the biosensor. A portion having a counter electrode is referred to, and the “biosensor chip” refers to a disposable portion in which a biosensor and a measurement circuit are mounted on a substrate. In addition, the “biosensor device” refers to the entire device in which an analysis circuit, a display device, and the like are added to a biosensor or a biosensor chip.

図25は、従来のバイオセンサ装置の構造を示すブロック回路図である。同図に示すように、従来のバイオセンサ装置は、試料中に含まれる被測定成分を検出して電気信号を生じるバイオセンサ1501と、バイオセンサ1501で生じた電気信号を処理するための計測回路1509と備えている。また、図示しないが、従来のバイオセンサ装置には、計測回路1509で得られたデータを解析する解析回路や測定結果や解析結果を表示するための表示部などが必要に応じて設けられている。   FIG. 25 is a block circuit diagram showing the structure of a conventional biosensor device. As shown in the figure, a conventional biosensor device includes a biosensor 1501 that generates an electric signal by detecting a component to be measured contained in a sample, and a measurement circuit for processing the electric signal generated by the biosensor 1501. 1509. Although not shown, the conventional biosensor device is provided with an analysis circuit for analyzing the data obtained by the measurement circuit 1509, a display unit for displaying the measurement result and the analysis result, and the like as necessary. .

バイオセンサ1501は、反応チャンバ内に形成された作用極(陽極)1510と、試料を満たすための間隔を空けて作用極1510に対向する対極(陰極)1511とを有しており、作用極1510及び対極1511には被測定成分に対応した酵素、メディエータ、微生物などよりなる反応試薬(不図示)が塗布されている。   The biosensor 1501 has a working electrode (anode) 1510 formed in the reaction chamber and a counter electrode (cathode) 1511 facing the working electrode 1510 with a space for filling the sample. The counter electrode 1511 is coated with a reaction reagent (not shown) made of an enzyme, mediator, microorganism, or the like corresponding to the component to be measured.

計測回路1509は、測定時にバイオセンサ1501内の導電性配線を介して作用極1510に接続される作用極電極1503と、測定時に導電性配線を介して対極1511に接続される対極電極1504と、電流計を有し、作用極電極1503に接続された第1の電圧源1505aと、対極電極1504に接続された第2の電圧源1506と、第1の電圧源1505aには作用極制御電圧Vpr1を、第2の電圧源1506には対極制御電圧Vmr1を、それぞれ供給する基準電圧源1508と、第1の電圧源1505aに接続された信号処理回路1507とを有している。   The measurement circuit 1509 includes a working electrode 1503 connected to the working electrode 1510 via the conductive wiring in the biosensor 1501 during measurement, a counter electrode 1504 connected to the counter electrode 1511 via the conductive wiring during measurement, A first voltage source 1505a connected to the working electrode 1503, a second voltage source 1506 connected to the counter electrode 1504, and the first voltage source 1505a have a working electrode control voltage Vpr1. The second voltage source 1506 includes a reference voltage source 1508 for supplying a counter electrode control voltage Vmr1 and a signal processing circuit 1507 connected to the first voltage source 1505a.

従来のバイオセンサ装置において、作用極電極1503と対極電極1504は、基準電圧源1508で発生させた作用極制御電圧Vpr1と対極制御電圧Vmr1とをそれぞれ参照している。すなわち、作用極電極1503の電圧Vp1は、第1の電圧源1505aによって作用極制御電圧Vpr1と同一の電圧が印加されるようになっている。また、対極電極1504の電圧Vm1は、第2の電圧源1506によって対極制御電圧Vmr1と同一の電圧が印加されるようになっている。   In the conventional biosensor device, the working electrode 1503 and the counter electrode 1504 refer to the working electrode control voltage Vpr1 and the counter electrode control voltage Vmr1 generated by the reference voltage source 1508, respectively. That is, the voltage Vp1 of the working electrode 1503 is applied by the first voltage source 1505a to the same voltage as the working electrode control voltage Vpr1. The voltage Vm1 of the counter electrode 1504 is applied by the second voltage source 1506 to the same voltage as the counter electrode control voltage Vmr1.

Vp1=Vpr1 …(1)
Vm1=Vmr1 …(2)
従って、バイオセンサ1501の作用極1510と対極1511との間には、作用極制御電圧Vpr1と対極制御電圧Vmr1との差分電圧であるバイオセンサ印加電圧Vf1が印加される。
Vp1 = Vpr1 (1)
Vm1 = Vmr1 (2)
Therefore, a biosensor applied voltage Vf1 that is a differential voltage between the working electrode control voltage Vpr1 and the counter electrode control voltage Vmr1 is applied between the working electrode 1510 and the counter electrode 1511 of the biosensor 1501.

Vf1=Vp1―Vm1=Vpr1―Vmr1 …(3)
この状態においてバイオセンサ1501に血液サンプルが塗布されると、試薬と血液中の被測定物質との反応が始まる。これにより、作用極電流If1が流れ始める。電流計を有する第1の電圧源1505aは、該作用極電流If1を測定し、その測定結果である作用極電流量信号s1517を信号処理回路1507に出力する。次いで、信号処理回路1507が作用極電流量信号s1517を計算処理することにより血糖値を計測する。例えば、バイオセンサ装置が表示装置を有する場合、計測値が表示装置に表示される。
Vf1 = Vp1-Vm1 = Vpr1-Vmr1 (3)
In this state, when a blood sample is applied to the biosensor 1501, the reaction between the reagent and the substance to be measured in the blood starts. As a result, the working electrode current If1 starts to flow. The first voltage source 1505a having an ammeter measures the working electrode current If1 and outputs a working electrode current amount signal s1517, which is the measurement result, to the signal processing circuit 1507. Next, the signal processing circuit 1507 calculates the blood glucose level by calculating the working electrode current amount signal s1517. For example, when the biosensor device has a display device, the measurement value is displayed on the display device.

図26は、図25で示す従来のバイオセンサ装置の測定動作を経時的に示す図である。   FIG. 26 is a diagram showing the measurement operation of the conventional biosensor device shown in FIG. 25 over time.

同図上側の電圧グラフは、血糖値測定において、バイオセンサ1501に作用極制御電圧Vpr1と対極制御電圧Vmr1との差分電圧であるバイオセンサ印加電圧Vf1が印加されていることを示す。図26下側の電荷グラフは、血糖値に関連する作用極電流If1の積分値の時間変化を示す。電荷量Qと作用極電流If1との関係は下式(4)のようになる。   The voltage graph on the upper side of the figure shows that in the blood glucose level measurement, a biosensor applied voltage Vf1 that is a differential voltage between the working electrode control voltage Vpr1 and the counter electrode control voltage Vmr1 is applied to the biosensor 1501. The charge graph on the lower side of FIG. 26 shows the time change of the integrated value of the working electrode current If1 related to the blood glucose level. The relationship between the charge amount Q and the working electrode current If1 is expressed by the following equation (4).

電荷量Q= ∫(If1)dt …(4)
時間t=0(s)に血液サンプルが塗布されると同時に試薬による反応が開始する。そして、反応の開始に伴い電荷が発生し始め、最終的に血糖が無くなると反応が停止し、電荷の発生も無くなる。電荷の発生が無くなった点以降で電荷量Qを測定することで血糖値を求めることができる。
Charge amount Q = ∫ (If1) dt (4)
At the time t = 0 (s), the reaction with the reagent starts at the same time as the blood sample is applied. Then, the charge starts to be generated with the start of the reaction, and when the blood sugar finally disappears, the reaction is stopped and the generation of the charge is also eliminated. The blood glucose level can be obtained by measuring the charge amount Q after the point at which the generation of electric charge ceases.

なお、図27は、図26に示すバイオセンサ装置において、電流計を有する第1の電圧源1505aと第2の電圧源1506の回路構成の一例を示すブロック回路図である。また、図28は、バイオセンサ1501の構成例を示す平面図である。そして、図29は、バイオセンサ1501と計測回路1509を1チップ化して使い捨て可能にした場合のバイオセンサチップ1520の構成例を示す平面図である。   27 is a block circuit diagram showing an example of the circuit configuration of the first voltage source 1505a and the second voltage source 1506 having an ammeter in the biosensor device shown in FIG. FIG. 28 is a plan view showing a configuration example of the biosensor 1501. FIG. 29 is a plan view showing a configuration example of the biosensor chip 1520 when the biosensor 1501 and the measurement circuit 1509 are made into one chip and made disposable.

図27に示すように、第1の電圧源1505aはオペアンプに帰還抵抗1518を負帰還させた回路構成であり、第2の電圧源1506はオペアンプをNull−アンプ構成、すなわち、バッファ回路構成とすることで上述した機能を実現している。
特開2002−340853号公報(第7図)
As shown in FIG. 27, the first voltage source 1505a has a circuit configuration in which a feedback resistor 1518 is negatively fed back to an operational amplifier, and the second voltage source 1506 has an operational amplifier in a null-amplifier configuration, that is, a buffer circuit configuration. Thus, the above-described function is realized.
JP 2002-340853 A (FIG. 7)

図30は、従来のバイオセンサ装置における血糖値と血液サンプルの粘度、および、バイオセンサ印加電圧Vf1との関係を模式的に示す図であり、図31は、従来のバイオセンサ装置の測定時におけるバイオセンサ印加電圧Vf1と実際の電荷量Qとを示す図である。ここで、図30において「BSL」とあるのは血糖値(Blood Sugar Level)のことである。   FIG. 30 is a diagram schematically showing a relationship between a blood glucose level, a blood sample viscosity, and a biosensor applied voltage Vf1 in the conventional biosensor device, and FIG. It is a figure which shows biosensor applied voltage Vf1 and the actual charge amount Q. Here, in FIG. 30, “BSL” means a blood sugar level.

バイオセンサ装置を用いた測定で、バイオセンサ1501の作用極1510と対極1511間に電圧を印加することにより血糖と試薬との反応(あるいは試薬により触媒される血糖の反応)が促進され、反応チャンバ中に電界が生じる。血球など、血液中の分極された微粒子成分は、その電界によりチャンバ内を移動し反応が促進される。しかしながら、血液の粘性が高いと微粒子成分の移動が妨害されるため、反応は阻害される。従って、図30および図31に示すように、血液サンプルの粘度が高くなるにつれて試薬との反応が阻害されるため、血糖値表示が低めに出てしまう。   In the measurement using the biosensor device, by applying a voltage between the working electrode 1510 and the counter electrode 1511 of the biosensor 1501, the reaction between the blood glucose and the reagent (or the blood glucose reaction catalyzed by the reagent) is promoted. An electric field is generated inside. Polarized fine particle components such as blood cells move in the chamber by the electric field, and the reaction is promoted. However, when the viscosity of the blood is high, the movement of the fine particle component is hindered, so that the reaction is inhibited. Therefore, as shown in FIG. 30 and FIG. 31, since the reaction with the reagent is inhibited as the viscosity of the blood sample increases, the blood sugar level display appears lower.

さらに、バイオセンサ印加電圧Vf1が低くなるにつれて、それに比例して反応チャンバ中の電界も小さくなり、血液中の分極された微粒子成分がチャンバ内を移動する量も比例して小さくなる。これにより、バイオセンサ印加電圧Vf1が低い場合には、特に血液サンプルの粘度の影響を受けやすくなる。このように、従来のバイオセンサ装置は、試料の粘度試薬との反応量の低下につながり、血糖値表示が低めに出てしまうという不具合があった。   Furthermore, as the biosensor applied voltage Vf1 decreases, the electric field in the reaction chamber also decreases proportionally, and the amount of the polarized fine particle component in the blood that moves in the chamber also decreases proportionally. As a result, when the biosensor applied voltage Vf1 is low, it is particularly susceptible to the viscosity of the blood sample. As described above, the conventional biosensor device has a problem in that the reaction amount of the sample with the viscosity reagent is reduced, and the blood glucose level display is low.

本発明の目的は、試料の粘度によらず正確な測定を行なうことができるバイオセンサ、バイオセンサチップ及びバイオセンサ装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a biosensor, a biosensor chip, and a biosensor device that can perform accurate measurement regardless of the viscosity of a sample.

この課題を解決するために、本発明の第1のバイオセンサ装置は、作用極と、被測定物質を含む被検査流体が流入するための間隔を空けて上記作用極に対向させた対極とを含むバイオセンサ部を有するバイオセンサと、測定時に上記作用極と上記対極との間に電圧を印加し、且つ上記バイオセンサ部に流れる電流から上記被測定物質の濃度を測定するための計測回路とを備えたバイオセンサ装置であって、上記計測回路は、上記作用極と上記対極との間に印加する電圧を経時的に変化させる構成となっている。   In order to solve this problem, a first biosensor device of the present invention includes a working electrode and a counter electrode facing the working electrode with an interval for flowing a fluid to be inspected containing a substance to be measured. A biosensor having a biosensor part, a measurement circuit for applying a voltage between the working electrode and the counter electrode during measurement, and measuring the concentration of the substance to be measured from the current flowing through the biosensor part; The measurement circuit is configured to change the voltage applied between the working electrode and the counter electrode over time.

この構成により、被検査流体が電荷を帯びた微粒子を含む血液などである場合、微粒子が計測回路からの印加電圧によって動き、被検査流体が攪拌されるので、測定時間の短縮と測定値の高精度化を共に実現することができる。そのため、本発明のバイオセンサ装置によれば、被検査流体の粘度によらず正確な測定を行なうことが可能となる。   With this configuration, when the fluid to be inspected is blood containing charged fine particles, the microparticles are moved by the applied voltage from the measurement circuit and the fluid to be inspected is agitated. Both accuracy can be realized. Therefore, according to the biosensor device of the present invention, accurate measurement can be performed regardless of the viscosity of the fluid to be inspected.

例えば、上記計測回路は、上記作用極に接続された作用極電極と、上記作用極電極に第1の電圧を印加する第1の電圧源と、上記対極に接続された対極電極と、上記対極電極に第2の電圧を印加する第2の電圧源と、上記第1の電圧源または上記第2の電圧源の少なくとも一方に付加された電流計と、上記第1の電圧源には上記第1の電圧に等しい作用極制御電圧を、上記第2の電圧源には上記第2の電圧に等しい対極制御電圧を、それぞれ供給する基準電圧源と、上記第1の電圧源および上記第2の電圧源のうち上記電流計が付加された電圧源から、上記バイオセンサを流れる電流に応じて出力される電流量信号を処理するための信号処理回路とを有する構成であってもよい。   For example, the measurement circuit includes a working electrode connected to the working electrode, a first voltage source that applies a first voltage to the working electrode, a counter electrode connected to the counter electrode, and the counter electrode A second voltage source for applying a second voltage to the electrode; an ammeter added to at least one of the first voltage source or the second voltage source; and the first voltage source including the first voltage source. A reference voltage source that supplies a working electrode control voltage equal to a voltage of 1 and a counter electrode control voltage equal to the second voltage to the second voltage source, the first voltage source, and the second voltage source, respectively. The signal processing circuit for processing the electric current amount signal output according to the electric current which flows through the said biosensor from the voltage source to which the said ammeter was added among voltage sources may be sufficient.

上記計測回路は、上記作用極および上記対極の少なくとも一方に、定電圧でバイアスされ、且つ矩形波で変調された電圧を印加することにより、測定時間の短縮と測定精度の向上とを図ることができる。   The measurement circuit can reduce the measurement time and improve the measurement accuracy by applying a voltage biased with a constant voltage and modulated with a rectangular wave to at least one of the working electrode and the counter electrode. it can.

上記計測回路は、上記作用極および上記対極の少なくとも一方に、定電圧でバイアスされ、且つ拡散符号で変調された電圧を印加することにより、被検査流体中に共振周波数が異なる複数種類の微粒子が含まれている場合でも、被検査流体を効果的に攪拌できるので、従来のバイオセンサ装置よりも測定時間を短縮し、且つ測定精度を向上させることが可能となる。   The measurement circuit applies a voltage biased with a constant voltage and modulated with a diffusion code to at least one of the working electrode and the counter electrode, whereby a plurality of types of fine particles having different resonance frequencies are generated in the fluid to be inspected. Even if it is contained, the fluid to be inspected can be effectively stirred, so that the measurement time can be shortened and the measurement accuracy can be improved as compared with the conventional biosensor device.

上記計測回路は、上記作用極および上記対極の少なくとも一方に、定電圧でバイアスされ、且つsin波で変調された電圧を印加する構成であってもよい。   The measurement circuit may be configured to apply a voltage biased with a constant voltage and modulated with a sine wave to at least one of the working electrode and the counter electrode.

この場合、上記計測回路は、上記作用極または対極に接続されたローパスフィルタ付き電圧源と、上記ローパスフィルタ付き電圧源に接続されるΔΣ変調器とをさらに有しており、上記sin波で変調された電圧は、上記ΔΣ変調器と上記ローパスフィルタ付き電圧源との直列接続により生成される構成であることにより、デジタル回路を用いてsin波を発生させることができるので、アナログ回路などを用いる場合に比べて回路面積を小さく抑えることができる。   In this case, the measurement circuit further includes a voltage source with a low-pass filter connected to the working electrode or the counter electrode, and a ΔΣ modulator connected to the voltage source with the low-pass filter, and modulates with the sin wave. Since the generated voltage is generated by the serial connection of the ΔΣ modulator and the voltage source with the low-pass filter, a sin wave can be generated using a digital circuit, so an analog circuit or the like is used. Compared to the case, the circuit area can be reduced.

本発明の第2のバイオセンサ装置は、作用極と、被測定物質を含む被検査流体が流入するための間隔を空けて上記作用極に対向させた対極とを含むバイオセンサ部を複数個有するバイオセンサと、測定時に上記バイオセンサ部のそれぞれの上記作用極と上記対極との間に互いに異なる電圧を印加し、且つ上記各バイオセンサ部の上記作用極または上記対極から流れる電流に基づいて上記被測定物質の濃度を測定するための計測回路とを備えている。   The second biosensor device of the present invention has a plurality of biosensor units including a working electrode and a counter electrode facing the working electrode with an interval for allowing a fluid to be inspected containing a substance to be measured to flow in. Applying different voltages between the biosensor and the working electrode and the counter electrode of the biosensor unit at the time of measurement, and based on the current flowing from the working electrode or the counter electrode of the biosensor unit And a measurement circuit for measuring the concentration of the substance to be measured.

この構成により、異なる電圧を印加したバイオセンサ部からの信号を計測することで被検査流体の粘度を見積もることが可能となる。そして、この被検査流体の粘度を基に実際の測定値を補正することができるので、本発明のバイオセンサ装置を用いれば、従来よりも正確な測定値を得ることができるようになる。   With this configuration, it is possible to estimate the viscosity of the fluid to be inspected by measuring signals from the biosensor unit to which different voltages are applied. Since the actual measurement value can be corrected based on the viscosity of the fluid to be inspected, a more accurate measurement value than before can be obtained by using the biosensor device of the present invention.

上記計測回路は、上記各バイオセンサ部の上記作用極から流れる電流及び上記対極から流れる電流に基づいて上記被測定物質の濃度を測定することにより、作用極または対極から流れる電流のみを計測する場合に比べて測定精度を高めることができる。   The measurement circuit measures only the current flowing from the working electrode or the counter electrode by measuring the concentration of the substance to be measured based on the current flowing from the working electrode and the current flowing from the counter electrode of each biosensor unit. Compared with the measurement accuracy can be increased.

上記バイオセンサは、上記被検査流体を点着するためのサンプル点着部と、上記各バイオセンサ部に上記被検査流体を供給するための毛細管とをさらに有し、複数個の上記バイオセンサ部は、上記毛細管により上記サンプル点着部から見て互いに直列に接続されていることにより、例えばサンプル点着部に近い方のバイオセンサ部からの電流が検出される時刻とサンプル点着部から遠い方のバイオセンサ部からの電流が検出される時刻との差を検出することにより、被検査流体の粘度を求めることができる。そして、得られた粘度に応じた補正を行なうことで、従来よりも正確で、且つ精度の高い測定を行なうことが可能となる。   The biosensor further includes a sample spotting portion for spotting the fluid to be tested, and a capillary tube for supplying the fluid to be tested to each biosensor portion, and a plurality of the biosensor portions Are connected to each other in series when viewed from the sample spot by the capillary, for example, when the current from the biosensor near the sample spot is detected and far from the sample spot The viscosity of the fluid to be inspected can be obtained by detecting the difference from the time when the current from the other biosensor unit is detected. And it becomes possible by performing correction | amendment according to the obtained viscosity to be more exact and more accurate than before.

また、上記バイオセンサが、上記被検査流体を点着するためのサンプル点着部と、上記各バイオセンサ部に上記被検査流体を供給するための毛細管とをさらに有し、複数個の上記バイオセンサ部が、上記毛細管により上記サンプル点着部から見て互いに並列に接続され、上記各バイオセンサ部に上記被検査流体を供給するための毛細管の大きさが互いに異なっている場合、それぞれの毛細管を通る時間の差から被検査流体の粘度を求めることができる。そのため、得られた粘度値を基に実際の測定値を補正することにより、従来よりも正確且つ高精度の測定を行うことが可能になる。   In addition, the biosensor further includes a sample spotting unit for spotting the fluid to be tested, and a capillary tube for supplying the fluid to be tested to each biosensor unit. When the sensor units are connected in parallel to each other as viewed from the sample spotting unit by the capillaries, and the capillaries for supplying the fluid to be tested to the biosensor units have different sizes, the respective capillaries The viscosity of the fluid to be inspected can be determined from the difference in time passing through Therefore, by correcting the actual measurement value based on the obtained viscosity value, it becomes possible to perform measurement with higher accuracy and higher accuracy than before.

あるいは、上記バイオセンサは、上記被検査流体を点着するためのサンプル点着部と、上記各バイオセンサ部に上記被検査流体を供給するための、大きさが互いに異なる第1の毛細管及び第2の毛細管とをさらに有するとともに、複数個の上記バイオセンサ部を有し、複数個の上記バイオセンサ部のうち、少なくとも2個のバイオセンサ部は上記第1の毛細管によって上記サンプル点着部から見て互いに直列に接続され、複数個の上記バイオセンサ部のうち、少なくとも2個のバイオセンサ部は上記第2の毛細管によって上記サンプル点着部から見て互いに直列に接続され、上記第1の毛細管に接続された上記バイオセンサ部と上記第2の毛細管に接続された上記バイオセンサ部とは上記サンプル点着部から見て互いに並列に接続されていることにより、各バイオセンサ部から流れる電流の計測回路への到達時間差をより多く計測できるので、より高精度の測定を行うことが可能になる。   Alternatively, the biosensor includes a sample spotting portion for spotting the fluid to be tested, and first capillaries and first capillaries having different sizes for supplying the fluid to be tested to the biosensor portions. And a plurality of biosensor parts, and at least two of the plurality of biosensor parts are separated from the sample spotting part by the first capillary. Are connected in series with each other, and at least two of the plurality of biosensor parts are connected in series with each other when viewed from the sample spotting part by the second capillary tube, The biosensor part connected to the capillary and the biosensor part connected to the second capillary are connected in parallel to each other when viewed from the sample spotting part. And, since the arrival time difference of the measurement circuit of the current flowing from the biosensor unit can more measurements, it is possible to perform measurement of higher accuracy.

複数個の上記バイオセンサ部の特性が互いに異なっていることにより、各バイオセンサ部を流れる電流の計測回路への到達時間の差や実測値の違いから被検査流体の粘度を求め、測定値を補正することが可能となる。   Since the characteristics of the plurality of biosensor parts are different from each other, the viscosity of the fluid to be inspected is obtained from the difference in the arrival time of the current flowing through each biosensor part to the measurement circuit and the difference in the actual measurement value. It becomes possible to correct.

本発明の第3のバイオセンサは、作用極と、被測定物質を含む被検査流体が流入するための間隔を空けて上記作用極に対向させた対極とを含むバイオセンサ部を複数個と、上記被検査流体を点着するためのサンプル点着部と、上記各バイオセンサ部に上記被検査流体を供給するための毛細管とを有するバイオセンサと、測定時に上記バイオセンサ部のそれぞれの上記作用極と上記対極との間に電圧を印加し、且つ上記各バイオセンサ部の上記作用極または上記対極から流れる電流に基づいて上記被測定物質の濃度を測定するための計測回路とを備えているバイオセンサ装置であって、複数個の上記バイオセンサ部は、上記毛細管により上記サンプル点着部から見て互いに直列に接続されている。   The third biosensor of the present invention includes a plurality of biosensor parts including a working electrode and a counter electrode facing the working electrode with an interval for allowing a fluid to be inspected containing a substance to be measured to flow in, A biosensor having a sample spotting section for spotting the fluid to be tested, a capillary for supplying the fluid to be tested to each biosensor section, and the actions of each of the biosensor sections during measurement A measuring circuit for applying a voltage between the electrode and the counter electrode and measuring the concentration of the substance to be measured based on a current flowing from the working electrode or the counter electrode of each biosensor unit. In the biosensor device, the plurality of biosensor units are connected to each other in series by the capillary tube as viewed from the sample spotting unit.

これにより、上述のように、従来よりも正確で精度の高い測定を実現できる。   As a result, as described above, it is possible to realize measurement that is more accurate and accurate than the conventional one.

本発明の第4のバイオセンサ装置は、作用極と、被測定物質を含む被検査流体が流入するための間隔を空けて上記作用極に対向させた対極とを含むバイオセンサ部を複数個と、上記被検査流体を点着するためのサンプル点着部と、上記各バイオセンサ部に上記被検査流体を供給するための毛細管と有するバイオセンサと、測定時に上記バイオセンサ部のそれぞれの上記作用極と上記対極との間に電圧を印加し、且つ上記各バイオセンサ部の上記作用極または上記対極から流れる電流に基づいて上記被測定物質の濃度を測定するための計測回路とを備えているバイオセンサ装置であって、複数個の上記バイオセンサ部は、上記毛細管により上記サンプル点着部から見て互いに並列に接続され、上記各バイオセンサ部に上記被検査流体を供給するための毛細管の大きさは互いに異なっていることによっても、従来よりも精度良く被測定物質の濃度を測定することが可能となる。   A fourth biosensor device according to the present invention includes a plurality of biosensor units including a working electrode and a counter electrode facing the working electrode with an interval for allowing a fluid to be inspected containing a substance to be measured to flow in. A biosensor having a sample spotting portion for spotting the fluid to be tested, a capillary for supplying the fluid to be tested to each biosensor portion, and the action of each of the biosensor portions during measurement A measuring circuit for applying a voltage between the electrode and the counter electrode and measuring the concentration of the substance to be measured based on a current flowing from the working electrode or the counter electrode of each biosensor unit. In the biosensor device, the plurality of biosensor units are connected in parallel to each other when viewed from the sample spotting unit by the capillary, and supply the fluid to be tested to each biosensor unit By the size of the order of the capillary are different from each other, it is possible to measure the concentration accurately measured substance than before.

本発明の第5のバイオセンサ装置は、作用極と、被測定物質を含む被検査流体が流入するための間隔を空けて上記作用極に対向させた対極とを含むバイオセンサ部を複数個と、上記被検査流体を点着するためのサンプル点着部と、上記各バイオセンサ部に上記被検査流体を供給するための第1の毛細管及び第2の毛細管とを有するバイオセンサと、測定時に上記バイオセンサ部のそれぞれの上記作用極と上記対極との間に電圧を印加し、且つ上記各バイオセンサ部の上記作用極または上記対極から流れる電流に基づいて上記被測定物質の濃度を測定するための計測回路とを備えているバイオセンサ装置であって、上記第1の毛細管と上記第2の毛細管とは大きさが互いに異なっており、複数個の上記バイオセンサ部のうち、少なくとも2個のバイオセンサ部は上記第1の毛細管によって上記サンプル点着部から見て互いに直列に接続され、複数個の上記バイオセンサ部のうち、少なくとも2個のバイオセンサ部は上記第2の毛細管によって上記サンプル点着部から見て互いに直列に接続され、上記第1の毛細管に接続された上記バイオセンサ部と上記第2の毛細管に接続された上記バイオセンサ部とは上記サンプル点着部から見て互いに並列に接続されている。   A fifth biosensor device according to the present invention includes a plurality of biosensor units each including a working electrode and a counter electrode facing the working electrode with an interval for flowing a fluid to be inspected containing a substance to be measured. A biosensor having a sample spotting portion for spotting the fluid to be tested, a first capillary and a second capillary for supplying the fluid to be tested to each biosensor portion, and during measurement A voltage is applied between each working electrode and the counter electrode of the biosensor unit, and the concentration of the substance to be measured is measured based on a current flowing from the working electrode or the counter electrode of each biosensor unit. The first capillary and the second capillary are different in size from each other, and at least two of the plurality of biosensor units are provided. of The Io sensor parts are connected to each other in series when viewed from the sample spotting part by the first capillary, and at least two of the plurality of biosensor parts are sampled by the second capillary. The biosensor part connected to the first capillary tube and the biosensor part connected to the second capillary tube are connected in series as viewed from the landing part, and the biosensor part connected to the second capillary tube is parallel to each other as viewed from the sample spotting part. It is connected to the.

この構成により、各バイオセンサ部から流れる電流の計測回路への到達時間差をより多く計測できるので、より高精度の測定を行うことが可能になる。   With this configuration, the difference in arrival time of the current flowing from each biosensor unit to the measurement circuit can be measured more, so that it is possible to perform measurement with higher accuracy.

本発明の第6のバイオセンサ装置は、作用極と、被測定物質を含む被検査流体が流入するための間隔を空けて上記作用極に対向させた対極とを含み、互いに特性の異なるバイオセンサ部を複数個有するバイオセンサと、測定時に上記バイオセンサ部のそれぞれの上記作用極と上記対極との間に電圧を印加し、且つ上記各バイオセンサ部の上記作用極または上記対極から流れる電流に基づいて上記被測定物質の濃度を測定するための計測回路とを備えている。   A sixth biosensor device according to the present invention includes a working electrode and a counter electrode facing the working electrode with an interval for allowing a fluid to be inspected containing a substance to be measured to flow therein, and having different characteristics from each other A voltage applied between the working electrode and the counter electrode of each of the biosensor units at the time of measurement, and a current flowing from the working electrode or the counter electrode of each biosensor unit. And a measurement circuit for measuring the concentration of the substance to be measured based on the measurement circuit.

この構成によって、バイオセンサ部の各々から流れる電流の到達時間の差や測定値の差などを基にして、被検査流体の粘度に応じた測定値の補正を行なうことができるので、従来よりも正確で且つ高精度な測定を行うことが可能となる。   With this configuration, it is possible to correct the measured value according to the viscosity of the fluid to be inspected based on the difference in the arrival time of the current flowing from each of the biosensor units or the difference in the measured value. Accurate and highly accurate measurement can be performed.

本発明の第1のバイオセンサチップは、作用極と、被測定物質を含む被検査流体が流入するための間隔を空けて上記作用極に対向させた対極とを含むバイオセンサ部を有するバイオセンサと、上記バイオセンサと同一の基板上に設けられ、測定時に上記作用極と上記対極との間に電圧を印加し、且つ上記バイオセンサ部に流れる電流から上記被測定物質の濃度を測定するための計測回路とを備えたバイオセンサチップであって、上記計測回路は、上記作用極と上記対極との間に印加する電圧を経時的に変化させる。   A first biosensor chip according to the present invention includes a biosensor unit including a working electrode and a counter electrode facing the working electrode with a space for flowing a fluid to be inspected containing a substance to be measured. And a voltage applied between the working electrode and the counter electrode at the time of measurement, and the concentration of the substance to be measured is measured from the current flowing through the biosensor unit. The measurement circuit changes the voltage applied between the working electrode and the counter electrode over time.

この構成により、従来よりも高精度且つ短時間で被測定物質を測定することが可能になる。また、計測回路ごと使い捨てることもできるので、例えば複数種類の物質を測定する場合に、バイオセンサ装置の本体を共用することができる。   With this configuration, it becomes possible to measure a substance to be measured with higher accuracy and in a shorter time than in the past. In addition, since the entire measurement circuit can be disposable, for example, when measuring a plurality of types of substances, the main body of the biosensor device can be shared.

本発明の第2のバイオセンサチップは、作用極と、被測定物質を含む被検査流体が流入するための間隔を空けて上記作用極に対向させた対極とを含むバイオセンサ部を複数個有するバイオセンサと、上記バイオセンサと同一の基板上に設けられ、測定時に上記バイオセンサ部のそれぞれの上記作用極と上記対極との間に互いに異なる電圧を印加し、且つ上記各バイオセンサ部の上記作用極または上記対極から流れる電流に基づいて上記被測定物質の濃度を測定するための計測回路とを備えている。   The second biosensor chip of the present invention has a plurality of biosensor parts including a working electrode and a counter electrode facing the working electrode with an interval for allowing a fluid to be inspected containing a substance to be measured to flow in. A biosensor is provided on the same substrate as the biosensor, applies different voltages between the working electrode and the counter electrode of the biosensor unit during measurement, and the biosensor unit A measuring circuit for measuring the concentration of the substance to be measured based on a current flowing from the working electrode or the counter electrode.

この構成により、従来よりも高精度の測定を実現するとともに、バイオセンサ装置本体を共用して複数種類の被測定物質の濃度測定を行なうことができる。   With this configuration, it is possible to realize measurement with higher accuracy than before and to perform concentration measurement of a plurality of types of substances to be measured by sharing the biosensor device body.

本発明の第3のバイオセンサチップは、作用極と、被測定物質を含む被検査流体が流入するための間隔を空けて上記作用極に対向させた対極とを含むバイオセンサ部を複数個と、上記被検査流体を点着するためのサンプル点着部と、上記各バイオセンサ部に上記被検査流体を供給するための毛細管とを有するバイオセンサと、上記バイオセンサと同一の基板上に設けられ、測定時に上記バイオセンサ部のそれぞれの上記作用極と上記対極との間に電圧を印加し、且つ上記各バイオセンサ部の上記作用極または上記対極から流れる電流に基づいて上記被測定物質の濃度を測定するための計測回路とを備えているバイオセンサチップであって、複数個の上記バイオセンサ部は、上記毛細管により上記サンプル点着部から見て互いに直列に接続されている。   A third biosensor chip according to the present invention includes a plurality of biosensor units each including a working electrode and a counter electrode facing the working electrode with an interval for flowing a fluid to be inspected containing a substance to be measured. A biosensor having a sample spotting section for spotting the fluid to be tested, and a capillary tube for supplying the fluid to be tested to each biosensor section, and provided on the same substrate as the biosensor A voltage is applied between each working electrode and the counter electrode of the biosensor unit at the time of measurement, and based on a current flowing from the working electrode or the counter electrode of each biosensor unit, A biosensor chip including a measurement circuit for measuring concentration, wherein the plurality of biosensor units are connected in series with each other as viewed from the sample spotting unit by the capillary. There.

この構成により、従来よりも高精度の測定を実現するとともに、バイオセンサ装置本体を共用して複数種類の被測定物質の濃度測定を行なうことができる。   With this configuration, it is possible to realize measurement with higher accuracy than before and to perform concentration measurement of a plurality of types of substances to be measured by sharing the biosensor device body.

本発明の第4のバイオセンサチップは、作用極と、被測定物質を含む被検査流体が流入するための間隔を空けて上記作用極に対向させた対極とを含むバイオセンサ部を複数個と、上記被検査流体を点着するためのサンプル点着部と、上記各バイオセンサ部に上記被検査流体を供給するための毛細管とを有するバイオセンサと、上記バイオセンサと同一の基板上に設けられ、測定時に上記バイオセンサ部のそれぞれの上記作用極と上記対極との間に電圧を印加し、且つ上記各バイオセンサ部の上記作用極または上記対極から流れる電流に基づいて上記被測定物質の濃度を測定するための計測回路とを備えているバイオセンサチップであって、複数個の上記バイオセンサ部は、上記毛細管により上記サンプル点着部から見て互いに並列に接続され、上記各バイオセンサ部に上記被検査流体を供給するための毛細管の大きさは互いに異なっている。   A fourth biosensor chip according to the present invention includes a plurality of biosensor portions each including a working electrode and a counter electrode facing the working electrode with an interval for allowing a fluid to be inspected containing a substance to be measured to flow. A biosensor having a sample spotting section for spotting the fluid to be tested, and a capillary tube for supplying the fluid to be tested to each biosensor section, and provided on the same substrate as the biosensor A voltage is applied between each working electrode and the counter electrode of the biosensor unit at the time of measurement, and based on a current flowing from the working electrode or the counter electrode of each biosensor unit, A biosensor chip including a measurement circuit for measuring concentration, wherein the plurality of biosensor units are connected in parallel to each other as viewed from the sample spotting unit by the capillaries. The size of the capillaries for supplying the inspection fluid to each biosensor section are different from each other.

この構成により、従来よりも高精度の測定を実現するとともに、バイオセンサ装置本体を共用して複数種類の被測定物質の濃度測定を行なうことができる。   With this configuration, it is possible to realize measurement with higher accuracy than before and to perform concentration measurement of a plurality of types of substances to be measured by sharing the biosensor device body.

本発明の第5のバイオセンサチップは、作用極と、被測定物質を含む被検査流体が流入するための間隔を空けて上記作用極に対向させた対極とを含むバイオセンサ部を複数個と、上記被検査流体を点着するためのサンプル点着部と、上記各バイオセンサ部に上記被検査流体を供給するための第1の毛細管及び第2の毛細管とを有するバイオセンサと、上記バイオセンサと同一の基板上に設けられ、測定時に上記バイオセンサ部のそれぞれの上記作用極と上記対極との間に電圧を印加し、且つ上記各バイオセンサ部の上記作用極または上記対極から流れる電流に基づいて上記被測定物質の濃度を測定するための計測回路と
を備えているバイオセンサチップであって、上記第1の毛細管と上記第2の毛細管とは大きさが互いに異なっており、複数個の上記バイオセンサ部のうち、少なくとも2個のバイオセンサ部は上記第1の毛細管によって上記サンプル点着部から見て互いに直列に接続され、複数個の上記バイオセンサ部のうち、少なくとも2個のバイオセンサ部は上記第2の毛細管によって上記サンプル点着部から見て互いに直列に接続され、上記第1の毛細管に接続された上記バイオセンサ部と上記第2の毛細管に接続された上記バイオセンサ部とは上記サンプル点着部から見て互いに並列に接続されている。
A fifth biosensor chip according to the present invention includes a plurality of biosensor units each including a working electrode and a counter electrode facing the working electrode with an interval for allowing a fluid to be inspected containing a substance to be measured to flow in. A biosensor having a sample spotting portion for spotting the fluid to be tested, a first capillary and a second capillary for supplying the fluid to be tested to each biosensor portion, and the bio A current that is provided on the same substrate as the sensor, applies a voltage between each working electrode and the counter electrode of the biosensor unit during measurement, and flows from the working electrode or the counter electrode of each biosensor unit And a measurement circuit for measuring the concentration of the substance to be measured, wherein the first capillary and the second capillary are different in size from each other. Of the biosensor parts, at least two biosensor parts are connected in series with each other as seen from the sample spotting part by the first capillary tube, and at least two of the plurality of biosensor parts. The biosensor portion is connected in series with each other as viewed from the sample spotting portion by the second capillary, and the biosensor portion connected to the first capillary and the biosensor connected to the second capillary The parts are connected in parallel with each other when viewed from the sample spotting part.

この構成により、従来よりも高精度の測定を実現するとともに、バイオセンサ装置本体を共用して複数種類の被測定物質の濃度測定を行なうことができる。特に、本発明のバイオセンサチップは、第3,第4のバイオセンサチップと比べて高い精度が要求される場合に好ましく用いられる。   With this configuration, it is possible to realize measurement with higher accuracy than before and to perform concentration measurement of a plurality of types of substances to be measured by sharing the biosensor device body. In particular, the biosensor chip of the present invention is preferably used when high accuracy is required as compared with the third and fourth biosensor chips.

本発明の第6のバイオセンサチップは、作用極と、被測定物質を含む被検査流体が流入するための間隔を空けて上記作用極に対向させた対極とを含み、互いに特性の異なるバイオセンサ部を複数個有するバイオセンサと、上記バイオセンサと同一の基板上に設けられ、測定時に上記バイオセンサ部のそれぞれの上記作用極と上記対極との間に電圧を印加し、且つ上記各バイオセンサ部の上記作用極または上記対極から流れる電流に基づいて上記被測定物質の濃度を測定するための計測回路とを備えている。   A sixth biosensor chip of the present invention includes a working electrode and a counter electrode facing the working electrode with an interval for allowing a fluid to be inspected containing a substance to be measured to flow therein, and having different characteristics from each other A biosensor having a plurality of parts, and a voltage applied between the working electrode and the counter electrode of the biosensor part, provided on the same substrate as the biosensor, and each biosensor And a measuring circuit for measuring the concentration of the substance to be measured based on the current flowing from the working electrode or the counter electrode of the unit.

この構成により、従来よりも高精度の測定を実現するとともに、バイオセンサ装置本体を共用して複数種類の被測定物質の濃度測定を行なうことができる。   With this configuration, it is possible to realize measurement with higher accuracy than before and to perform concentration measurement of a plurality of types of substances to be measured by sharing the biosensor device body.

本発明の第1のバイオセンサは、作用極と、被測定物質を含む被検査流体が流入するための間隔を空けて上記作用極に対向させた対極とを含む複数のバイオセンサ部と、上記被検査流体を点着するためのサンプル点着部と、上記複数のバイオセンサ部の各々に上記被検査流体を供給するための毛細管とを有するバイオセンサであって、上記複数のバイオセンサ部の各々は、上記毛細管により上記サンプル点着部から見て互いに直列に接続されている。   A first biosensor of the present invention includes a plurality of biosensor units including a working electrode and a counter electrode facing the working electrode with an interval for flowing a fluid to be inspected containing a substance to be measured, A biosensor having a sample spotting portion for spotting a fluid to be tested and a capillary tube for supplying the fluid to be tested to each of the plurality of biosensor portions, Each is connected in series by the capillary tube as viewed from the sample spot.

この構成により、複数のバイオセンサ部の作用極または対極から流れる電流を検出できる計測回路を組み合わせることで、被検査流体の粘度によらず、従来よりも精度の高い測定を行うことができる。   With this configuration, by combining measurement circuits that can detect currents flowing from the working electrodes or counter electrodes of a plurality of biosensor units, it is possible to perform measurement with higher accuracy than before, regardless of the viscosity of the fluid to be inspected.

本発明の第2のバイオセンサは、作用極と、被測定物質を含む被検査流体が流入するための間隔を空けて上記作用極に対向させた対極とを含む複数のバイオセンサ部と、上記被検査流体を点着するためのサンプル点着部と、上記複数のバイオセンサ部の各々に上記被検査流体を供給するための毛細管とを有するバイオセンサであって、上記複数のバイオセンサ部の各々は、上記毛細管により上記サンプル点着部から見て互いに並列に接続され、上記各バイオセンサ部に上記被検査流体を供給するための毛細管の大きさは互いに異なっている。   A second biosensor of the present invention includes a plurality of biosensor units including a working electrode and a counter electrode facing the working electrode with an interval for flowing a fluid to be inspected containing a substance to be measured, A biosensor having a sample spotting portion for spotting a fluid to be tested and a capillary tube for supplying the fluid to be tested to each of the plurality of biosensor portions, The capillaries are connected in parallel to each other as viewed from the sample spotting portion by the capillaries, and the capillaries for supplying the fluid to be tested to the biosensor portions have different sizes.

この構成により、複数のバイオセンサ部の作用極または対極から流れる電流を検出できる計測回路を組み合わせることで、被検査流体の粘度によらず、従来よりも精度の高い測定を行うことができる。   With this configuration, by combining measurement circuits that can detect currents flowing from the working electrodes or counter electrodes of a plurality of biosensor units, it is possible to perform measurement with higher accuracy than before, regardless of the viscosity of the fluid to be inspected.

本発明の第3のバイオセンサは、作用極と、被測定物質を含む被検査流体が流入するための間隔を空けて上記作用極に対向させた対極とを含む複数のバイオセンサ部と、上記被検査流体を点着するためのサンプル点着部と、上記複数のバイオセンサ部の各々に上記被検査流体を供給するための第1の毛細管及び第2の毛細管とを有するバイオセンサであって、上記第1の毛細管と上記第2の毛細管とは大きさが互いに異なっており、上記複数のバイオセンサ部のうち、少なくとも2個のバイオセンサ部は上記第1の毛細管によって上記サンプル点着部から見て互いに直列に接続され、上記複数のバイオセンサ部のうち、少なくとも2個のバイオセンサ部は上記第2の毛細管によって上記サンプル点着部から見て互いに直列に接続され、上記第1の毛細管に接続された上記バイオセンサ部と上記第2の毛細管に接続された上記バイオセンサ部とは上記サンプル点着部から見て互いに並列に接続されている。   A third biosensor of the present invention includes a plurality of biosensor units including a working electrode and a counter electrode facing the working electrode with an interval for flowing a fluid to be inspected containing a substance to be measured, A biosensor having a sample spotting portion for spotting a fluid to be tested, and a first capillary and a second capillary for supplying the fluid to be tested to each of the plurality of biosensor portions. The first capillary tube and the second capillary tube are different in size from each other, and at least two of the plurality of biosensor units are connected to the sample spotting unit by the first capillary tube. And at least two biosensor parts among the plurality of biosensor parts are connected in series with each other as seen from the sample spotting part by the second capillary tube. The above biosensor portion connected to the capillary and the said biosensor unit connected to the second capillary are connected in parallel to each other when viewed from the sample adhering part.

この構成により、複数のバイオセンサ部の作用極または対極から流れる電流を検出できる計測回路を組み合わせることで、被検査流体の粘度によらず、従来よりも精度の高い測定を行うことができる。   With this configuration, by combining measurement circuits that can detect currents flowing from the working electrodes or counter electrodes of a plurality of biosensor units, it is possible to perform measurement with higher accuracy than before, regardless of the viscosity of the fluid to be inspected.

本発明の第4のバイオセンサは、作用極と、被測定物質を含む被検査流体が流入するための間隔を空けて上記作用極に対向させた対極とを含み、互いに特性の異なるバイオセンサ部を複数個有している。   A fourth biosensor of the present invention includes a working electrode and a counter electrode having a characteristic different from each other, including a working electrode and a counter electrode facing the working electrode with an interval for flowing a fluid to be inspected containing a substance to be measured. It has a plurality.

この構成により、複数のバイオセンサ部の作用極または対極から流れる電流を検出できる計測回路を組み合わせることで、被検査流体の粘度によらず、従来よりも精度の高い測定を行うことができる。   With this configuration, by combining measurement circuits that can detect currents flowing from the working electrodes or counter electrodes of a plurality of biosensor units, it is possible to perform measurement with higher accuracy than before, regardless of the viscosity of the fluid to be inspected.

以上のように、本発明のバイオセンサ装置によれば、作用極と、被測定物質を含む被検査流体が流入するための間隔を空けて上記作用極に対向させた対極とを含むバイオセンサ部を有するバイオセンサと、測定時に上記作用極と上記対極との間に電圧を印加し、且つ上記バイオセンサ部に流れる電流から上記被測定物質の濃度を測定するための計測回路とを備えたバイオセンサ装置であって、上記計測回路は、上記作用極と上記対極との間に印加する電圧を経時的に変化させることにより、測定時間短縮と高精度化を実現できる。このためには、例えば対極あるいは作用極に矩形波を有する電圧や、バイアス電圧を拡散符号で変調した電圧、バイアス電圧をsin波で変調した電圧などを印加すればよい。   As described above, according to the biosensor device of the present invention, a biosensor unit including a working electrode and a counter electrode facing the working electrode with a space for flowing a fluid to be inspected containing a substance to be measured. And a measurement circuit for applying a voltage between the working electrode and the counter electrode at the time of measurement and measuring the concentration of the substance to be measured from a current flowing through the biosensor unit. In the sensor device, the measurement circuit can realize a reduction in measurement time and high accuracy by changing a voltage applied between the working electrode and the counter electrode with time. For this purpose, for example, a voltage having a rectangular wave at the counter electrode or working electrode, a voltage obtained by modulating the bias voltage with a spreading code, a voltage obtained by modulating the bias voltage with a sin wave, or the like may be applied.

以下、本発明による実施例を図1から図31に基づき説明する。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to FIGS.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係るバイオセンサ装置を示すブロック回路図であり、図2は、本実施形態のバイオセンサ装置におけるバイオセンサ印加電圧Vf1と電荷量Qとの関係を示す図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block circuit diagram showing the biosensor device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows the relationship between the biosensor applied voltage Vf1 and the charge amount Q in the biosensor device of the present embodiment. FIG.

図1に示す本実施形態のバイオセンサ装置の構成は、図25に示す従来のバイオセンサ装置とほぼ同様であるが、基準電圧源508が出力する対極制御電圧Vmr1の波形のみが異なっている。   The configuration of the biosensor device of this embodiment shown in FIG. 1 is almost the same as that of the conventional biosensor device shown in FIG. 25, but only the waveform of the counter electrode control voltage Vmr1 output from the reference voltage source 508 is different.

すなわち、本実施形態のバイオセンサ装置は、流体である試料中に含まれる被測定成分を検出して電気信号を生じる第1のバイオセンサ部501と、第1のバイオセンサ部501で生じた電気信号を処理するための計測回路509とを備えている。また、図示しないが、本実施形態のバイオセンサ装置には、計測回路509で得られたデータを解析する解析回路や測定結果や解析結果を表示するための表示部などが必要に応じて設けられている。そして、第1のバイオセンサ部501が装置本体から取り外し可能でディスポーザブルになっている場合や、第1のバイオセンサ部501と計測回路とを搭載した半導体チップが装置本体から取り外し可能でディスポーザブルになっている場合などがある。   That is, the biosensor device of the present embodiment detects the component to be measured included in the sample that is a fluid and generates an electrical signal, and the electricity generated in the first biosensor unit 501. And a measurement circuit 509 for processing the signal. Although not shown, the biosensor device of the present embodiment is provided with an analysis circuit for analyzing data obtained by the measurement circuit 509, a display unit for displaying the measurement result and the analysis result, and the like as necessary. ing. When the first biosensor unit 501 is removable and disposable from the apparatus main body, or the semiconductor chip on which the first biosensor unit 501 and the measurement circuit are mounted is removable from the apparatus main body and becomes disposable. There are cases.

第1のバイオセンサ部501は、反応チャンバ内に形成された作用極(陽極)510と、作用極510に接続された作用極端子と、試料が流入するための間隔を空けて作用極510に対向する対極(陰極)511と、対極511に接続された対極端子とを有しており、作用極510及び対極511には被測定成分に対応した酵素、メディエータ、微生物などよりなる反応試薬(不図示)が塗布されている。   The first biosensor unit 501 includes a working electrode (anode) 510 formed in the reaction chamber, a working electrode terminal connected to the working electrode 510, and a working electrode 510 with an interval for the sample to flow in. It has a counter electrode (cathode) 511 and a counter electrode terminal connected to the counter electrode 511. The working electrode 510 and the counter electrode 511 have a reaction reagent (non-reactant) composed of an enzyme, mediator, microorganism, or the like corresponding to the component to be measured. (Shown) is applied.

一方、計測回路509は、測定時に第1のバイオセンサ部501内の導電性配線を介して作用極510に接続される作用極電極503と、測定時に導電性配線を介して対極511に接続される対極電極504と、電流計を有し、作用極電極503に接続された第1の電圧源505aと、対極電極504に接続された第2の電圧源506と、第1の電圧源505aには作用極制御電圧Vpr1を、第2の電圧源506には対極制御電圧Vmr1を、それぞれ供給する基準電圧源508と、第1の電圧源505aに接続された信号処理回路507とを有している。   On the other hand, the measurement circuit 509 is connected to the working electrode 503 connected to the working electrode 510 via the conductive wiring in the first biosensor unit 501 at the time of measurement, and to the counter electrode 511 via the conductive wiring at the time of measurement. A counter electrode 504 having a current meter, a first voltage source 505a connected to the working electrode 503, a second voltage source 506 connected to the counter electrode 504, and a first voltage source 505a. Has a reference voltage source 508 for supplying a working electrode control voltage Vpr1 and a second voltage source 506 for supplying a counter electrode control voltage Vmr1, and a signal processing circuit 507 connected to the first voltage source 505a. Yes.

また、本実施形態のバイオセンサ装置では、従来のバイオセンサ装置と同様に、作用極電極503と対極電極504は、基準電圧源508で発生させた作用極制御電圧Vpr1と対極制御電圧Vmr1とをそれぞれ参照している。すなわち、作用極電極503の電圧Vp1は、第1の電圧源505aによって作用極制御電圧Vpr1と同一の電圧が印加されるようになっている。また、対極電極504の電圧Vm1は、第2の電圧源506によって対極制御電圧Vmr1と同一の電圧が印加されるようになっている。   In the biosensor device of the present embodiment, the working electrode 503 and the counter electrode 504 receive the working electrode control voltage Vpr1 and the counter electrode control voltage Vmr1 generated by the reference voltage source 508, as in the conventional biosensor device. Refers to each. That is, as the voltage Vp1 of the working electrode 503, the same voltage as the working electrode control voltage Vpr1 is applied by the first voltage source 505a. The voltage Vm1 of the counter electrode 504 is applied by the second voltage source 506 to the same voltage as the counter electrode control voltage Vmr1.

本実施形態のバイオセンサ装置が従来のバイオセンサ装置と異なるのは、図2に示すように、基準電圧源508が出力する対極制御電圧Vmr1、及び作用極制御電圧Vpr1の一方あるいは両方の電圧が一定でなく、経時的に変化する点である。   The biosensor device of this embodiment is different from the conventional biosensor device in that one or both of the counter electrode control voltage Vmr1 and the working electrode control voltage Vpr1 output from the reference voltage source 508 are as shown in FIG. It is not constant but changes over time.

図2に示す例では、対極制御電圧Vmr1は、一定電圧でバイアスされ、且つ矩形波で変調された電圧となっている。ここで、「Vmr1が一定電圧でバイアスされる」とは、Vmr1の中心値が一定電圧(直流)で与えられていることを意味する。そのため、測定時の対極電極504には、対極制御電圧Vmr1に等しい矩形波の電圧Vm1が印加される。これに対し、作用極制御電圧Vpr1は、一定値の電圧となっている。そのため、作用極電極503の電圧Vp1も作用極制御電圧Vpr1に等しい一定の電圧となっている。この際に、作用極制御電圧Vpr1と対極制御電圧Vmr1との差分であるバイオセンサ印加電圧Vf1の範囲は特に限定されない。   In the example shown in FIG. 2, the counter electrode control voltage Vmr1 is a voltage that is biased with a constant voltage and modulated with a rectangular wave. Here, “Vmr1 is biased at a constant voltage” means that the center value of Vmr1 is given at a constant voltage (DC). Therefore, a rectangular wave voltage Vm1 equal to the counter electrode control voltage Vmr1 is applied to the counter electrode 504 at the time of measurement. On the other hand, the working electrode control voltage Vpr1 is a constant voltage. Therefore, the voltage Vp1 of the working electrode 503 is also a constant voltage equal to the working electrode control voltage Vpr1. At this time, the range of the biosensor applied voltage Vf1, which is the difference between the working electrode control voltage Vpr1 and the counter electrode control voltage Vmr1, is not particularly limited.

これにより、第1のバイオセンサ部501の反応チャンバ内の電界が変調され、血液成分が反応チャンバ内で電気的に撹拌されることになる。その結果、血液サンプルの粘度が高くとも試薬との反応が促進され、血糖値表示の低下を抑制することができる。   Thereby, the electric field in the reaction chamber of the first biosensor unit 501 is modulated, and the blood component is electrically stirred in the reaction chamber. As a result, even if the viscosity of the blood sample is high, the reaction with the reagent is promoted, and a decrease in blood glucose level display can be suppressed.

なお、矩形波を作るための回路は、公知の技術を用いて容易に作成できるが、回路面積を小さくするためにはデジタル回路であることが好ましい。あるいは、あらかじめ波形プログラムをメモリなどに記憶させておき、それを出力するような回路であってもよい。   Note that a circuit for creating a rectangular wave can be easily created using a known technique, but a digital circuit is preferable in order to reduce the circuit area. Alternatively, a circuit that stores a waveform program in a memory or the like in advance and outputs the program may be used.

以上のように、本実施形態のバイオセンサ装置によれば、作用極と対極を有するバイオセンサと、そのバイオセンサの作用極と対極の一方に一定電圧を、他方に矩形波で変調された電圧を、それぞれ印加することにより、作用極電流If1の低下を防ぐことができる。そして、第1の電圧源505aから出力される作用極電流量信号s517が信号処理回路で処理されることにより、従来よりも精度及び感度良く測定対象物質の濃度を特定することができる。また、本実施形態のバイオセンサ装置によれば、血液サンプルが効果的に攪拌されるので、酵素などによる反応が促進され、測定時間を短縮することもできる。醸成期間は、一概には言えないが、例えば10秒未満とすることができる。   As described above, according to the biosensor device of the present embodiment, a biosensor having a working electrode and a counter electrode, a voltage that is modulated with a rectangular wave on one of the working electrode and the counter electrode of the biosensor, and the other. Can be prevented from decreasing the working electrode current If1. Then, the working electrode current amount signal s517 output from the first voltage source 505a is processed by the signal processing circuit, whereby the concentration of the measurement target substance can be specified with higher accuracy and sensitivity than in the past. Moreover, according to the biosensor device of the present embodiment, since the blood sample is effectively stirred, the reaction by an enzyme or the like is promoted, and the measurement time can be shortened. Although the brewing period cannot be generally described, it can be, for example, less than 10 seconds.

なお、本実施形態では血糖値センサを例にとって説明したが、被測定物質は、試料液中で酵素などの試薬と選択的に反応して電子を生じるものであればよい。例えば、適切な試薬を選択することによって、本実施形態のバイオセンサ装置でグルコースのオリゴヌクレオチド、抗原、酵素、ペプチド、抗体、DNAフラグメント、RNAフラグメント、乳酸、コレステロールなどの測定を行なうことができる。これは以後の実施形態でも同様である。   In the present embodiment, the blood glucose level sensor has been described as an example, but the substance to be measured may be any substance that selectively reacts with a reagent such as an enzyme in a sample solution to generate electrons. For example, by selecting an appropriate reagent, measurement of glucose oligonucleotides, antigens, enzymes, peptides, antibodies, DNA fragments, RNA fragments, lactic acid, cholesterol, and the like can be performed with the biosensor device of this embodiment. The same applies to the following embodiments.

また、以上では対極制御電圧Vmr1を矩形波とする例を説明したが、作用極制御電圧Vpr1を矩形波として変化させても上記と同様の効果が得られるし、対極制御電圧Vmr1と作用極制御電圧Vpr1の両方を位相をずらした矩形波としてもよい。   Further, the example in which the counter electrode control voltage Vmr1 is a rectangular wave has been described above, but the same effect as described above can be obtained even if the working electrode control voltage Vpr1 is changed to a rectangular wave, and the counter electrode control voltage Vmr1 and the working electrode control are controlled. Both of the voltages Vpr1 may be rectangular waves whose phases are shifted.

(第2の実施形態)
図3は、本発明の第2の実施形態に係るバイオセンサ装置におけるバイオセンサ印加電圧Vf1と電荷量Qとの関係を示す図である。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the biosensor applied voltage Vf1 and the charge amount Q in the biosensor device according to the second embodiment of the present invention.

本実施形態のバイオセンサ装置は、第1の実施形態の変形例であり、その回路構成は図1に示す第1の実施形態のバイオセンサ装置と同様であるので説明を省略する。ただし、本実施形態のバイオセンサ装置では、図3上図に示すように、対極電極504の対極制御電圧Vmr1が、定電圧でバイアスされ、且つ、拡散符号で変調された電圧が印加されている。これに対して作用極制御電圧Vpr1は測定期間を通して一定電圧である。   The biosensor device of this embodiment is a modification of the first embodiment, and the circuit configuration thereof is the same as that of the biosensor device of the first embodiment shown in FIG. However, in the biosensor device of this embodiment, as shown in the upper diagram of FIG. 3, the counter electrode control voltage Vmr1 of the counter electrode 504 is biased with a constant voltage and a voltage modulated with a spreading code is applied. . In contrast, the working electrode control voltage Vpr1 is a constant voltage throughout the measurement period.

これにより、第1のバイオセンサ部501の反応チャンバ内の電界が、第1の実施形態で用いた矩形波に比べて広帯域な周波数スペクトラムに変調されることで、血液成分が反応チャンバ内で電気的にランダムに撹拌される。これにより、血液中に含まれる微粒子の大小にかかわらず血液サンプルを攪拌することができるので、試薬によるグルコースの反応が促進され、血液サンプルの粘度が高い場合でも血糖値表示の低下を抑制することができる。これにより、高精度且つ高感度の測定を行なうことができる。また、体調による血液粘度の変化に測定値が左右されにくくなるので、測定値の誤差を低減することができる。さらに、本実施形態のバイオセンサ装置によれば、バイオセンサの作用極と対極とにそれぞれ一定電圧と拡散符号で変調された電圧を印加することにより、血液サンプルを効果的に攪拌できるので、測定時間を短縮することも可能になる。   As a result, the electric field in the reaction chamber of the first biosensor unit 501 is modulated into a wider frequency spectrum than the rectangular wave used in the first embodiment, so that blood components are electrically generated in the reaction chamber. Agitated randomly. As a result, the blood sample can be stirred regardless of the size of the fine particles contained in the blood, so that the reaction of glucose by the reagent is promoted, and even when the viscosity of the blood sample is high, the decrease in blood sugar level display is suppressed. Can do. Thereby, highly accurate and highly sensitive measurement can be performed. In addition, since the measurement value is less likely to be affected by changes in blood viscosity due to physical condition, errors in the measurement value can be reduced. Furthermore, according to the biosensor device of this embodiment, the blood sample can be effectively stirred by applying a constant voltage and a voltage modulated with a diffusion code to the working electrode and the counter electrode of the biosensor, respectively. It is also possible to shorten the time.

なお、一定電圧を拡散符号を用いて変調するための回路は、公知のデジタルあるいはアナログ回路によって容易に構成することができる。   Note that a circuit for modulating a constant voltage using a spreading code can be easily configured by a known digital or analog circuit.

また、本実施形態のバイオセンサ装置において、作用極制御電圧Vpr1を拡散符号で変調した電圧としてもよいし、対極制御電圧Vmr1と作用極制御電圧Vpr1とを共に拡散符号で変調した電圧としても以上で説明した効果を得ることができる。   In the biosensor device of this embodiment, the working electrode control voltage Vpr1 may be a voltage modulated by a spreading code, or the counter electrode control voltage Vmr1 and the working electrode control voltage Vpr1 may be both modulated by a spreading code. The effect explained in the above can be obtained.

(第3の実施形態)
図4は、本発明の第3の実施形態に係るバイオセンサ装置におけるバイオセンサ印加電圧Vf1と電荷量Qとの関係を示す図である。本実施形態のバイオサイエンス装置は、第1、第2の実施形態のバイオセンサ装置と同様の図1に示す回路構成を有しているので、構成についての説明は省略し、部材の符号については図1を参照するものとする。
(Third embodiment)
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the biosensor applied voltage Vf1 and the charge amount Q in the biosensor device according to the third embodiment of the present invention. The bioscience device of this embodiment has the circuit configuration shown in FIG. 1 similar to that of the biosensor device of the first and second embodiments, so that the description of the configuration is omitted and the reference numerals of the members are omitted. Reference is made to FIG.

図4に示すように、本実施形態のバイオセンサ装置の特徴は、対極電極504の対極制御電圧Vmr1(=Vm1)に定電圧でバイアスされ、且つ、sin波で変調された電圧が印加されていることである。また、作用極電極503に印加される作用極制御電圧Vpr1(=Vp1)は一定電圧となっている。従って、バイオセンサ印加電圧Vf1の大きさはVmr1のsin波の周期で変化することになる。このsin波は、基準電圧源508内部に公知のsin波発生回路を設けることによって作られる。   As shown in FIG. 4, the biosensor device according to the present embodiment is characterized in that the counter electrode control voltage Vmr1 (= Vm1) of the counter electrode 504 is biased with a constant voltage and a voltage modulated with a sin wave is applied. It is that you are. The working electrode control voltage Vpr1 (= Vp1) applied to the working electrode 503 is a constant voltage. Therefore, the magnitude of the biosensor applied voltage Vf1 changes with the period of the sin wave of Vmr1. This sine wave is generated by providing a known sine wave generating circuit inside the reference voltage source 508.

これにより、第1のバイオセンサ部501の反応チャンバ内の電界がsin波の単一周波数に変調されることで、血液成分のうち固有振動周波数がsin波の周波数と同一のものが反応チャンバ内で電気的に選択撹拌される。このため、対極制御電圧Vmr1の周波数を血球や血小板などの微粒子の固有周波数または被測定物質の固有周波数に一致させることで、血液サンプルが攪拌され、試薬による被測定物質の反応が促進される。ここで、微粒子の固有周波数は、数十kHz以下の可聴周波数であり、ブドウ糖などの被測定物質の固有周波数は超音波周波数(MHzレベル)であるので、装置のコストが安価なことや小型化に有利なことから、sin波の周波数を血液中の微粒子に一致させることが特に好ましい。   As a result, the electric field in the reaction chamber of the first biosensor unit 501 is modulated to a single sin wave frequency, so that the blood component having the same natural frequency as the sin wave frequency is contained in the reaction chamber. Is selectively stirred. For this reason, by making the frequency of the counter electrode control voltage Vmr1 coincide with the natural frequency of fine particles such as blood cells and platelets or the natural frequency of the substance to be measured, the blood sample is stirred and the reaction of the substance to be measured by the reagent is promoted. Here, the natural frequency of the fine particles is an audible frequency of several tens of kHz or less, and the natural frequency of a substance to be measured such as glucose is an ultrasonic frequency (MHz level). For this reason, it is particularly preferable to match the frequency of the sin wave with the fine particles in the blood.

以上の結果、血液サンプルの粘度が高い場合でも、血糖値表示の低下を抑制し、より正確な測定を行なうことが可能になる。また、被測定物質の測定を従来よりも迅速に行なうことができるので、測定時間を短縮することができる。   As a result, even when the viscosity of the blood sample is high, it is possible to suppress a decrease in blood glucose level display and perform more accurate measurement. In addition, since the measurement of the substance to be measured can be performed more quickly than before, the measurement time can be shortened.

なお、本実施形態のバイオセンサ装置では、作用極510と対極511との間に作用極電流If1が流れると、これに応じて電流計を有する第1の電圧源505aから作用極電流量信号s517が送られ、信号処理回路507にて処理が行われ、血糖値が求められる。   In the biosensor device of this embodiment, when the working electrode current If1 flows between the working electrode 510 and the counter electrode 511, the working electrode current signal s517 is output from the first voltage source 505a having an ammeter according to this. Is processed by the signal processing circuit 507, and the blood sugar level is obtained.

以上のように、本実施形態のバイオセンサ装置によれば、作用極510と対極511を有する第1のバイオセンサ部501と、その第1のバイオセンサ部501の作用極510と対極511との間に定電圧でバイアスされ、且つ、sin波で変調された電圧を印加することにより、測定時間短縮と高精度化を実現できる。   As described above, according to the biosensor device of the present embodiment, the first biosensor unit 501 having the working electrode 510 and the counter electrode 511, and the working electrode 510 and the counter electrode 511 of the first biosensor unit 501. By applying a voltage that is biased with a constant voltage and modulated with a sine wave, measurement time can be shortened and accuracy can be improved.

また、本実施形態のバイオセンサ装置において、作用極制御電圧Vpr1をsin波で変調した電圧としてもよいし、対極制御電圧Vmr1と作用極制御電圧Vpr1とを共にsin波で変調し、互いの位相をずらした電圧としても以上で説明した効果を得ることができる。   In the biosensor device of the present embodiment, the working electrode control voltage Vpr1 may be a voltage modulated by a sine wave, or both the counter electrode control voltage Vmr1 and the working electrode control voltage Vpr1 are modulated by a sine wave, and the phase of each other The effect described above can be obtained even when the voltage is shifted.

(第4の実施形態)
図5は、本発明の第4の実施形態に係るバイオセンサ装置を示すブロック回路図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 5 is a block circuit diagram showing a biosensor device according to the fourth embodiment of the present invention.

同図に示すように、本実施形態のバイオセンサ装置は、第3の実施形態のバイオセンサ装置において、電流計を有する第1の電圧源505a、第2の電圧源506、及び基準電圧源508を具体的な回路で構成したものである。   As shown in the figure, the biosensor device according to the present embodiment is the same as the biosensor device according to the third embodiment except that the first voltage source 505a, the second voltage source 506, and the reference voltage source 508 having an ammeter. Is constituted by a specific circuit.

本実施形態のバイオセンサ装置において、sin波で変調された電圧は基準電圧源508内に設けられたΔΣ(デルタシグマ)変調器8とローパスフィルタ付き電圧源6との直列接続によって生成される。   In the biosensor device of this embodiment, the voltage modulated by the sin wave is generated by a series connection of a ΔΣ (delta sigma) modulator 8 provided in the reference voltage source 508 and the voltage source 6 with a low-pass filter.

また、第1の電圧源505aは、測定時に(+)側入力部に作用極制御電圧Vpr1が入力され、(−)側入力部に作用極電極503が接続されたオペアンプ550と、オペアンプ550の出力部と(−)側入力部との間に設けられた帰還抵抗518とで構成されている。   The first voltage source 505a includes an operational amplifier 550 in which the working electrode control voltage Vpr1 is input to the (+) side input unit and the working electrode 503 is connected to the (−) side input unit, and the operational amplifier 550 The feedback resistor 518 is provided between the output unit and the (−) side input unit.

そして、図1中の第2の電圧源506に相当するローパスフィルタ付き電圧源6は、測定時に(+)側入力部に対極制御電圧Vmr1が入力され、(−)側入力部に第2の対極制御電圧Vmr3が入力され、出力部に対極電極504が接続されたオペアンプ551と、オペアンプ551の(−)側入力部と出力部との間に設けられた帰還抵抗5と、オペアンプ551の(−)側入力部と出力部との間に設けられ、帰還抵抗5と並列に接続された容量9とで構成されている。   In the voltage source 6 with a low-pass filter corresponding to the second voltage source 506 in FIG. 1, the counter electrode control voltage Vmr1 is input to the (+) side input unit during measurement, and the second voltage source 6 is input to the (−) side input unit. The operational amplifier 551 to which the counter electrode control voltage Vmr3 is input and the counter electrode 504 is connected to the output section, the feedback resistor 5 provided between the (−) side input section and the output section of the operational amplifier 551, and the ( -) It is provided between the side input unit and the output unit, and is composed of a feedback resistor 5 and a capacitor 9 connected in parallel.

本実施形態のバイオセンサ装置においては、sin波信号を持つ第2の対極制御電圧Vmr3とバイアス電圧である対極制御電圧Vmr1とを入力されたローパスフィルタ付き電圧源6が、対極電極504に印加するためのsin波を生成する。   In the biosensor device of the present embodiment, the voltage source 6 with a low-pass filter, to which the second counter electrode control voltage Vmr3 having a sin wave signal and the counter electrode control voltage Vmr1 as a bias voltage are input, is applied to the counter electrode 504. Generate a sin wave for.

これにより、第3の実施形態のバイオセンサ装置におけるsin波をデジタル回路を用いて発生させることができるため、周波数安定度が高く、且つ周波数の切換えも容易にできるようになる。さらに、アナログ回路に比べて小さい面積の回路でsin波を生成することができる。   Thereby, since the sin wave in the biosensor device of the third embodiment can be generated using a digital circuit, the frequency stability is high and the frequency can be easily switched. Furthermore, a sine wave can be generated with a circuit having a smaller area than an analog circuit.

以上のように本実施形態のバイオセンサ装置によれば、作用極と対極を有するバイオセンサ(部)と、そのバイオセンサの作用極と対極との間に、定電圧でバイアスされ、かつ、ΔΣ変調器とローパスフィルタ回路の縦続接続構成により発生させた、sin波で変調された電圧を印加することにより、測定時間の短縮と検査の高精度化、それに装置の小型化を実現できる。   As described above, according to the biosensor device of the present embodiment, a biosensor (part) having a working electrode and a counter electrode, and a bias between a working electrode and a counter electrode of the biosensor with a constant voltage, and ΔΣ By applying a voltage modulated by a sin wave generated by the cascade connection configuration of the modulator and the low-pass filter circuit, the measurement time can be shortened, the inspection accuracy can be improved, and the apparatus can be downsized.

(第5の実施形態)
図6は、本発明の第5の実施形態に係るバイオセンサ装置を示す回路図である。
(Fifth embodiment)
FIG. 6 is a circuit diagram showing a biosensor device according to the fifth embodiment of the present invention.

同図に示す本実施形態のバイオセンサ装置では、バイオセンサ1に同一性能の2つのバイオセンサ部(第1のバイオセンサ部501と第2のバイオセンサ部521)が設けられている。すなわち、バイオセンサ1は、第1〜第4の実施形態と同じ構成の第1のバイオセンサ部501と、作用極522と作用極522に対向するように設けられた対極523とを有する第2のバイオセンサ部521とを有している。なお、第1〜第4の実施形態のバイオセンサ装置と重複する部分については説明を省略する。   In the biosensor device of the present embodiment shown in the figure, the biosensor 1 is provided with two biosensor units (a first biosensor unit 501 and a second biosensor unit 521) having the same performance. That is, the biosensor 1 includes a first biosensor unit 501 having the same configuration as that of the first to fourth embodiments, and a second electrode having a working electrode 522 and a counter electrode 523 provided to face the working electrode 522. And a biosensor portion 521. In addition, description is abbreviate | omitted about the part which overlaps with the biosensor apparatus of 1st-4th embodiment.

また、計測回路509内には、第1の電圧源505aと第2の電圧源506に加えて、作用極電極3を介して作用極522に接続される第3の電圧源527aと、対極電極4を介して対極523に接続される第4の電圧源528とが設けられている。   Further, in the measurement circuit 509, in addition to the first voltage source 505a and the second voltage source 506, a third voltage source 527a connected to the working electrode 522 via the working electrode 3 and a counter electrode 4 and a fourth voltage source 528 connected to the counter electrode 523 via 4.

第3の電圧源527aには、第1の電圧源505aと同じく作用極制御電圧Vpr1が印加され、この作用極制御電圧Vpr1と等しい電圧を作用極電極503にVp2として印加する。   The working voltage control voltage Vpr1 is applied to the third voltage source 527a in the same manner as the first voltage source 505a, and a voltage equal to the working electrode control voltage Vpr1 is applied to the working electrode 503 as Vp2.

Vp2=Vpr1 …(5)
第3の電圧源527aは第1の電圧源505aと同様に電流計を有しており、測定時に作用極522と対極523との間に流れる第2の作用極電流If2の大きさに応じた大きさの作用極電流量信号s17を信号処理回路507に出力する。第4の電圧源528は基準電圧源508から第3の対極制御電圧Vmr2を供給され、この第3の対極制御電圧Vmr2と等しい電圧をVm2として対極電極4に印加する。
Vp2 = Vpr1 (5)
The third voltage source 527a has an ammeter similar to the first voltage source 505a, and corresponds to the magnitude of the second working electrode current If2 flowing between the working electrode 522 and the counter electrode 523 during measurement. The magnitude of the working electrode current amount signal s17 is output to the signal processing circuit 507. The fourth voltage source 528 is supplied with the third counter electrode control voltage Vmr2 from the reference voltage source 508, and applies a voltage equal to the third counter electrode control voltage Vmr2 to the counter electrode 4 as Vm2.

Vm2=Vmr2 …(6)
従って、追加された第2のバイオセンサ部521には、作用極制御電圧Vpr1と第3の対極制御電圧Vmr2との差分電圧であるバイオセンサ印加電圧Vf2が印加される。
Vm2 = Vmr2 (6)
Accordingly, the added second biosensor unit 521 is applied with the biosensor applied voltage Vf2 that is a differential voltage between the working electrode control voltage Vpr1 and the third counter electrode control voltage Vmr2.

Vf2=Vp2―Vm2=Vpr1―Vmr2 …(7)
この状態において追加された第2のバイオセンサ部521に血液サンプルが塗布されると試薬との反応が始まる。これにより、作用極電流If2が発生し始める。第3の電圧源527aは、その作用極電流If2を測定し、その測定結果である作用極電流量信号s17を信号処理回路507において計算処理することにより血糖値を計測する。
Vf2 = Vp2-Vm2 = Vpr1-Vmr2 (7)
When a blood sample is applied to the second biosensor unit 521 added in this state, the reaction with the reagent starts. As a result, the working electrode current If2 starts to be generated. The third voltage source 527a measures the blood glucose level by measuring the working electrode current If2 and calculating the working electrode current amount signal s17, which is the measurement result, in the signal processing circuit 507.

図7は、図6で示す本実施形態のバイオセンサ装置の測定動作の一例を経時的に示す図である。ここで、(第1の)対極制御電圧Vmr1は第3の対極制御電圧Vmr2より大きい電圧としている。   FIG. 7 is a diagram showing an example of the measurement operation of the biosensor device of the present embodiment shown in FIG. 6 over time. Here, the (first) counter electrode control voltage Vmr1 is higher than the third counter electrode control voltage Vmr2.

Vmr1>Vmr2 …(8)
すなわち、
Vf1<Vf2 …(9)
である。
Vmr1> Vmr2 (8)
That is,
Vf1 <Vf2 (9)
It is.

図7上段に示す電圧グラフは血糖値測定において、追加された第2のバイオセンサ部521に作用極制御電圧Vpr1と第3の対極制御電圧Vmr2との差分電圧であるバイオセンサ印加電圧Vf2が印加されていることを示す。また、図7下段に示す電荷グラフは血糖値にかかわる作用極電流If2の積分値の時間変化を示す。   In the voltage graph shown in the upper part of FIG. 7, in the blood glucose level measurement, a biosensor applied voltage Vf2 that is a differential voltage between the working electrode control voltage Vpr1 and the third counter electrode control voltage Vmr2 is applied to the added second biosensor unit 521. Indicates that In addition, the charge graph shown in the lower part of FIG. 7 shows the time change of the integrated value of the working electrode current If2 related to the blood glucose level.

電荷量Q= ∫(If2)dt …(10)
時間t=0(s)に血液サンプルが塗布されると同時に試薬と反応が開始する。これに伴い電荷が発生し始め、最終的に血糖が無くなると反応が停止し、それに伴い電荷の発生も無くなる。その時点以降で電荷量Qを測定することで血糖値を求めることができる。
Charge amount Q = ∫ (If2) dt (10)
At the time t = 0 (s), the reaction with the reagent starts at the same time as the blood sample is applied. Along with this, electric charges start to be generated, and when blood sugar is finally lost, the reaction is stopped, and accordingly, no electric charges are generated. The blood glucose level can be obtained by measuring the charge amount Q after that time.

図8は、図6に示す本実施形態のバイオセンサ装置において、第1の電圧源505a及び第2の電圧源506、第3の電圧源527a及び第4の電圧源528の回路構成例を示すブロック回路図である。同図に示す例において、第3の電圧源527aはオペアンプ552に帰還抵抗529を負帰還させた第1の電圧源505aと同じ構成を有している。第4の電圧源528は、オペアンプ553をNull−アンプ構成とした第2の電圧源506と同じ構成を有している。   FIG. 8 shows a circuit configuration example of the first voltage source 505a, the second voltage source 506, the third voltage source 527a, and the fourth voltage source 528 in the biosensor device of this embodiment shown in FIG. It is a block circuit diagram. In the example shown in the figure, the third voltage source 527a has the same configuration as the first voltage source 505a in which the feedback resistor 529 is negatively fed back to the operational amplifier 552. The fourth voltage source 528 has the same configuration as the second voltage source 506 in which the operational amplifier 553 has a Null-amplifier configuration.

また、図9は、本実施形態のバイオセンサ1の構成例を示す平面図である。バイオセンサ1は通常本体から取り外し可能となっている。さらに、図10は、バイオセンサ1と計測回路509とを1チップ化したバイオセンサチップ20の構成例を示す図である。そして、図11は、図30に示す従来の単体バイオセンサの性能図に対して、本発明の原理を記入した図である。以下、これらの図を用いて本実施形態のバイオセンサ装置の動作についてさらに説明する。なお、バイオセンサ1は、作用極電極3に接続するための作用極端子3aと、作用極電極503に接続するための作用極端子503aと、対極電極504に接続するための対極端子504aと、対極電極4に接続するための対極端子4aとを有している。   FIG. 9 is a plan view showing a configuration example of the biosensor 1 of the present embodiment. The biosensor 1 is normally removable from the main body. Further, FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of the biosensor chip 20 in which the biosensor 1 and the measurement circuit 509 are integrated into one chip. FIG. 11 is a diagram in which the principle of the present invention is entered in the performance diagram of the conventional single biosensor shown in FIG. Hereinafter, the operation of the biosensor device of this embodiment will be further described with reference to these drawings. The biosensor 1 includes a working electrode terminal 3 a for connecting to the working electrode 3, a working electrode terminal 503 a for connecting to the working electrode 503, a counter electrode terminal 504 a for connecting to the counter electrode 504, And a counter electrode terminal 4 a for connection to the counter electrode 4.

図7に示すとおりバイオセンサ印加電圧が異なるので、血液サンプルが任意の粘度を持つとすると作用極電流Ifに差異が生じる。すなわち、サンプルの粘度が高い場合、バイオセンサ印加電圧が大きいほど電荷量Qから求める測定値は真の測定値に近づく。   Since the voltage applied to the biosensor is different as shown in FIG. 7, if the blood sample has an arbitrary viscosity, a difference occurs in the working electrode current If. That is, when the viscosity of the sample is high, the measured value obtained from the charge amount Q approaches the true measured value as the biosensor applied voltage increases.

ΔIf=If2−If1 …(11)
この電流差分ΔIfは図7に示すとおり粘度と一意的に対応するため、期待される血糖値BSLに対する血液粘度による電流補正分ΔIf‘も一意的に決定することができる。
従って、2個のバイオセンサに対して異なるバイオセンサ印加電圧を与え、測定した2個の血糖値データより血液粘度による影響を補正し、期待される正確な血糖値を導出することができる。
ΔIf = If2-If1 (11)
Since the current difference ΔIf uniquely corresponds to the viscosity as shown in FIG. 7, the current correction amount ΔIf ′ based on the blood viscosity with respect to the expected blood glucose level BSL can also be uniquely determined.
Therefore, different biosensor applied voltages can be applied to the two biosensors, the influence of blood viscosity can be corrected from the measured two blood glucose level data, and an expected accurate blood glucose level can be derived.

以上のように本実施形態のバイオセンサ装置によれば、作用極と対極を有する複数個のバイオセンサと、その複数個のバイオセンサの作用極と対極間にそれぞれ所望の互いに異なる電圧を印加することにより、作用極電極から流れ出す電流を計測し、その電流値から測定対象物質の濃度を特定する信号処理回路を備えたバイオセンサ装置とすることにより、高精度化を実現できる。このように、1つのバイオセンサ部でバイオセンサ印加電圧を変化させなくとも、複数のバイオセンサ部で互いに異なるバイオセンサ印加電圧を加えて測定することによって、従来よりも正確且つ高精度に被測定物質の測定を行なうことが可能になる。   As described above, according to the biosensor device of the present embodiment, a plurality of biosensors having a working electrode and a counter electrode, and desired different voltages are applied between the working electrode and the counter electrode of the plurality of biosensors. Thus, high accuracy can be realized by measuring a current flowing out from the working electrode and providing a biosensor device including a signal processing circuit that specifies the concentration of the measurement target substance from the current value. In this way, even if the biosensor applied voltage is not changed in one biosensor unit, measurement is performed more accurately and more accurately than before by measuring different biosensor applied voltages in a plurality of biosensor units. It becomes possible to measure substances.

なお、第1の電圧源505a、第2の電圧源506、第3の電圧源527a及び第4の電圧源528を構成する回路は、図8に示す例に限られない。   Note that the circuits configuring the first voltage source 505a, the second voltage source 506, the third voltage source 527a, and the fourth voltage source 528 are not limited to the example illustrated in FIG.

また、図9に示すように、本実施形態のバイオセンサ装置のうちバイオセンサ1は取り外し可能なディスポーザブルタイプであってもよい。これにより、以前に測定したサンプルによる汚染などを防ぐことができる。   Moreover, as shown in FIG. 9, the biosensor 1 of the biosensor device of this embodiment may be a removable disposable type. Thereby, contamination by the sample measured previously can be prevented.

また、図10に示すように、計測回路509をバイオセンサ1と共に1つのチップとして本体から取り外し可能にしてもよい。通常、計測回路509は被測定物質に専用の回路であるので、計測回路509を使い捨てのチップに組み込むことにより、異なる物質を測定するための複数のバイオセンサチップで装置本体(バイオセンサ装置からバイオセンサチップやバイオセンサを除いた部分)を共用することができる。   In addition, as shown in FIG. 10, the measurement circuit 509 may be removable from the main body as one chip together with the biosensor 1. Normally, the measurement circuit 509 is a circuit dedicated to the substance to be measured. Therefore, by incorporating the measurement circuit 509 into a disposable chip, the main body (from the biosensor device to the biosensor device) is composed of a plurality of biosensor chips for measuring different substances. The portion excluding the sensor chip and the biosensor) can be shared.

(第6の実施形態)
図12は、本発明の第6の実施形態に係るバイオセンサ装置を示すブロック回路図であり、図13は、図12に示す本実施形態のバイオセンサ装置の測定動作の一例を経時的に示す図である。
(Sixth embodiment)
FIG. 12 is a block circuit diagram showing a biosensor device according to the sixth embodiment of the present invention, and FIG. 13 shows an example of the measurement operation of the biosensor device of this embodiment shown in FIG. 12 over time. FIG.

図12に示すように、本実施形態のバイオセンサ装置は、図6に示す第5の実施形態のバイオセンサ装置と比較して作用極電極と対極電極の機能が逆転した構成となっている。   As shown in FIG. 12, the biosensor device of this embodiment has a configuration in which the functions of the working electrode and the counter electrode are reversed as compared with the biosensor device of the fifth embodiment shown in FIG.

すなわち、第2の電圧源506a及び第4の電圧源528aが電流計を有している。そして、基準電圧源508は、第1の電圧源505及び第3の電圧源527に作用極制御電圧Vpr1を供給し、第2の電圧源506aと第4の電圧源528aにはそれぞれ対極制御電圧Vmr1と第3の対極制御電圧Vmr2とを供給する。   That is, the second voltage source 506a and the fourth voltage source 528a have ammeters. The reference voltage source 508 supplies the working electrode control voltage Vpr1 to the first voltage source 505 and the third voltage source 527, and the second voltage source 506a and the fourth voltage source 528a are each provided with a counter electrode control voltage. Vmr1 and the third counter electrode control voltage Vmr2 are supplied.

そして、作用極電極503の電圧Vp1と作用極電極3の電圧Vp2は、第1の電圧源505と第3の電圧源527によりそれぞれ作用極制御電圧Vpr1に等しい電圧となる。   The voltage Vp1 of the working electrode 503 and the voltage Vp2 of the working electrode 3 are respectively equal to the working electrode control voltage Vpr1 by the first voltage source 505 and the third voltage source 527.

Vp1=Vp2=Vpr1 …(12)
また、対極電極504の電圧Vm1は、第2の電圧源506aにより対極制御電圧Vmr1に等しい電圧となる。対極電極4の電圧Vm2は、第4の電圧源528aにより第3の対極制御電圧Vmr2に等しい電圧となる。
Vp1 = Vp2 = Vpr1 (12)
Further, the voltage Vm1 of the counter electrode 504 becomes equal to the counter electrode control voltage Vmr1 by the second voltage source 506a. The voltage Vm2 of the counter electrode 4 is equal to the third counter electrode control voltage Vmr2 by the fourth voltage source 528a.

Vm1=Vmr1 …(13)
Vm2=Vmr2 …(14)
従って、バイオセンサ印加電圧Vf1とバイオセンサ印加電圧Vf2は以下のようになる。
Vm1 = Vmr1 (13)
Vm2 = Vmr2 (14)
Therefore, the biosensor applied voltage Vf1 and the biosensor applied voltage Vf2 are as follows.

Vf1=Vp1―Vm1=Vpr1―Vmr1 …(15)
Vf2=Vp2―Vm2=Vpr1―Vmr2 …(16)
すなわち、バイオセンサ印加電圧Vf1、Vf2は、前述した第5の実施形態と同一となる。
Vf1 = Vp1-Vm1 = Vpr1-Vmr1 (15)
Vf2 = Vp2-Vm2 = Vpr1-Vmr2 (16)
That is, the biosensor applied voltages Vf1 and Vf2 are the same as those in the fifth embodiment described above.

この状態においてバイオセンサ_1に血液サンプルが塗布されると試薬との接触により反応が始まる。こうして、対極電流Im1と対極電流Im2がそれぞれ発生し始める。電流計を有する第2の電圧源506aは対極電流Im1を測定し、その測定結果である対極電流量信号s24を信号処理回路507に出力する。これと同時に電流計を有する第4の電圧源528aは対極電流Im2を測定し、その測定結果である対極電流量信号s25を信号処理回路507に出力する。信号処理回路507は、対極電流量信号s24及び対極電流量信号s25を計算処理することにより血糖値を計測する。   In this state, when a blood sample is applied to biosensor_1, the reaction starts by contact with the reagent. Thus, the counter electrode current Im1 and the counter electrode current Im2 start to be generated, respectively. The second voltage source 506 a having an ammeter measures the counter electrode current Im 1, and outputs a counter electrode current amount signal s 24 as a measurement result to the signal processing circuit 507. At the same time, the fourth voltage source 528 a having an ammeter measures the counter electrode current Im 2 and outputs a counter electrode current amount signal s 25 as a measurement result to the signal processing circuit 507. The signal processing circuit 507 measures the blood glucose level by calculating the counter electrode current amount signal s24 and the counter electrode current amount signal s25.

本実施形態のバイオセンサ装置における測定の際には、図13に示すように、例えば作用極制御電圧Vpr1、対極制御電圧Vmr1、第3の対極制御電圧Vmr2は、測定期間を通して一定とする。   In the measurement in the biosensor device of the present embodiment, as shown in FIG. 13, for example, the working electrode control voltage Vpr1, the counter electrode control voltage Vmr1, and the third counter electrode control voltage Vmr2 are constant throughout the measurement period.

また、図13に示す電荷についてのグラフは、血糖値にかかわる対極電流Im1及び対極電流Im2それぞれの積分値の時間変化を示す。   In addition, the graph regarding the charge shown in FIG. 13 shows the time change of the integrated values of the counter electrode current Im1 and the counter electrode current Im2 related to the blood glucose level.

電荷量Q= ∫(Im1)dt …(17)
電荷量Q= ∫(Im2)dt …(18)
上述したように、サンプルが粘性を有している場合、電荷量Qはバイオセンサ印加電圧に対して一意的に決まるので、第1のバイオセンサ部501での測定結果と第2のバイオセンサ部521での測定結果から、第5の実施形態と同様にして測定値を求めることができる。
Charge amount Q = ∫ (Im1) dt (17)
Charge amount Q = ∫ (Im2) dt (18)
As described above, when the sample has viscosity, the charge amount Q is uniquely determined with respect to the biosensor applied voltage, so the measurement result of the first biosensor unit 501 and the second biosensor unit From the measurement result at 521, the measurement value can be obtained in the same manner as in the fifth embodiment.

一方、図14は、図12に示す本実施形態のバイオセンサ装置において、第1〜第4の電圧源の回路構成例を示すブロック回路図である。同図に示す例において、第1の電圧源505は出力部が作用極電極503及び自身の(−)側入力部に接続され、且つ(+)側入力部に基準電圧源508が接続されたオペアンプ555である。第3の電圧源527は、出力部が作用極電極3及び自身の(−)側入力部に接続され、且つ(+)側入力部に基準電圧源508が接続されたオペアンプ557である。そして、第2の電圧源506aは、(+)側入力部に基準電圧源508が接続され、(−)側入力部に対極電極504が接続されたオペアンプ556と、オペアンプ556の出力部と(−)側入力部との間に設けられた帰還抵抗518とで構成されている。第4の電圧源528aは、(+)側入力部に基準電圧源508が接続され、(−)側入力部に対極電極4が接続されたオペアンプ558と、オペアンプ558の出力部と(−)側入力部との間に設けられた帰還抵抗529とで構成されている。   On the other hand, FIG. 14 is a block circuit diagram showing a circuit configuration example of the first to fourth voltage sources in the biosensor device of the present embodiment shown in FIG. In the example shown in the figure, the output portion of the first voltage source 505 is connected to the working electrode 503 and its own (−) side input portion, and the reference voltage source 508 is connected to the (+) side input portion. This is an operational amplifier 555. The third voltage source 527 is an operational amplifier 557 having an output unit connected to the working electrode 3 and its own (−) side input unit, and a reference voltage source 508 connected to the (+) side input unit. The second voltage source 506a includes an operational amplifier 556 in which the reference voltage source 508 is connected to the (+) side input section and the counter electrode 504 is connected to the (−) side input section, and the output section of the operational amplifier 556 ( -) It is comprised with the feedback resistance 518 provided between the side input parts. The fourth voltage source 528a includes an operational amplifier 558 in which the reference voltage source 508 is connected to the (+) side input unit and the counter electrode 4 is connected to the (−) side input unit, and an output unit of the operational amplifier 558 (−). It is comprised with the feedback resistance 529 provided between the side input parts.

以上のように、対極電極に接続された電圧源を介して被測定物質を測定する構成であっても、第1〜第5の実施形態のバイオセンサ装置と同様に高精度の測定が可能となる。   As described above, even with a configuration in which a substance to be measured is measured via a voltage source connected to the counter electrode, high-precision measurement is possible as in the biosensor devices of the first to fifth embodiments. Become.

(第7の実施形態)
図15は、本発明の第7の実施形態に係るバイオセンサ装置を示すブロック回路図であり、図16は、図15に示す本実施形態のバイオセンサ装置の測定動作の一例を経時的に示す図である。
(Seventh embodiment)
FIG. 15 is a block circuit diagram showing a biosensor device according to the seventh embodiment of the present invention, and FIG. 16 shows an example of the measurement operation of the biosensor device of this embodiment shown in FIG. 15 over time. FIG.

図15に示すように、本実施形態のバイオセンサ装置の特徴は、2つの作用極電極にそれぞれ接続される電圧源と2つの対極電極にそれぞれ接続される電圧源のいずれにも電流計が付加されていることにある。その他の構成は第5の実施形態あるいは第6の実施形態のバイオセンサ装置と同様であるので説明は省略する。   As shown in FIG. 15, the biosensor device of the present embodiment is characterized in that an ammeter is added to each of the voltage source connected to each of the two working electrode and the voltage source connected to each of the two counter electrodes. There is in being. Since other configurations are the same as those of the biosensor device of the fifth embodiment or the sixth embodiment, description thereof will be omitted.

本実施形態のバイオセンサ装置において、バイオセンサ1に血液サンプルが塗布されると試薬との反応が始まる。これにより作用極電流If1、If2と対極電流Im1、Im2が発生し始める。共に電流計を有する第1の電圧源505a、第3の電圧源527aは作用極電流If1、If2をそれぞれ測定し、その測定結果である作用極電流量信号s517、s17をそれぞれ信号処理回路507に出力する。これと同時に、共に電流計を有する第2の電圧源506a、第4の電圧源528aは対極電流Im1、Im2を測定し、その測定結果である対極電流量信号s24、s25をそれぞれ信号処理回路507に出力する。その後、信号処理回路507が作用極電流If1、If2及び対極電流Im1、Im2を計算処理することにより血糖値など、測定物質の量を計測する。   In the biosensor device of this embodiment, when a blood sample is applied to the biosensor 1, the reaction with the reagent starts. As a result, working electrode currents If1 and If2 and counter electrode currents Im1 and Im2 start to be generated. The first voltage source 505a and the third voltage source 527a both having an ammeter measure the working electrode currents If1 and If2, respectively, and the working electrode current amount signals s517 and s17, which are the measurement results, are respectively sent to the signal processing circuit 507. Output. At the same time, the second voltage source 506a and the fourth voltage source 528a both having an ammeter measure the counter electrode currents Im1 and Im2, and the counter electrode current amount signals s24 and s25, which are the measurement results, are respectively signal processing circuits 507. Output to. Thereafter, the signal processing circuit 507 calculates the amount of the measurement substance such as a blood glucose level by calculating the working electrode currents If1 and If2 and the counter electrode currents Im1 and Im2.

次に、図16を用いて測定動作を説明する。   Next, the measurement operation will be described with reference to FIG.

図16に示す例では、同図上段に示すように、作用極制御電圧Vpr1、対極制御電圧Vmr1及び第3の対極制御電圧Vmr2は、測定期間を通して一定であり、Vpr1>Vmr1>Vmr2となっている。   In the example shown in FIG. 16, as shown in the upper part of FIG. 16, the working electrode control voltage Vpr1, the counter electrode control voltage Vmr1, and the third counter electrode control voltage Vmr2 are constant throughout the measurement period, and Vpr1> Vmr1> Vmr2. Yes.

また、図16中段及び下段に示す電荷グラフは血糖値にかかわる作用極電流If1、If2、対極電流Im1、Im2をそれぞれのバイオセンサ部ごとに積分加算した時間変化を示している。   In addition, the charge graphs shown in the middle and lower stages of FIG. 16 show time changes in which the working electrode currents If1 and If2 and the counter electrode currents Im1 and Im2 related to the blood glucose level are integrated and added for each biosensor unit.

電荷量Q= ∫(If1)dt+∫(Im1)dt …(19)
電荷量Q= ∫(If2)dt+∫(Im2)dt …(20)
そして、第1のバイオセンサ部501について測定された電荷量Qと第2のバイオセンサ部521について測定された電荷量Qとから、第5、第6の実施形態と同様にして被測定物質の測定値を得ることができる。
Charge Q == (If1) dt + ∫ (Im1) dt (19)
Charge Q = ∫ (If2) dt + ∫ (Im2) dt (20)
Then, from the charge amount Q measured for the first biosensor unit 501 and the charge amount Q measured for the second biosensor unit 521, the substance to be measured is measured in the same manner as in the fifth and sixth embodiments. Measurements can be obtained.

図17は、図15に示す本実施形態のバイオセンサ装置において、第1〜第4の電圧源の回路構成例を示すブロック回路図である。第1〜第4の電圧源がいずれも第6の実施形態の第1の電圧源505aと同様の構成になっている。ただし、これは電圧源を構成する回路の一例であって、これ以外の回路で電圧源を構成することもできる。   FIG. 17 is a block circuit diagram showing a circuit configuration example of the first to fourth voltage sources in the biosensor device of the present embodiment shown in FIG. Each of the first to fourth voltage sources has the same configuration as that of the first voltage source 505a of the sixth embodiment. However, this is an example of a circuit constituting the voltage source, and the voltage source can be constituted by other circuits.

本実施形態のバイオセンサ装置では、2個のバイオセンサ部に対して異なるバイオセンサ印加電圧を与え、測定した作用極側2個と対極側2個の計4個の血糖値データより血液粘度による影響を補正し、期待される正確な血糖値を導出することができる。特に、本実施形態のバイオセンサ装置は、第5及び第6の実施形態のバイオセンサ装置に比べて血糖値データ個数が2倍となっているため、その精度も2倍向上している。   In the biosensor device of this embodiment, different biosensor applied voltages are applied to the two biosensor units, and the blood viscosity is determined based on the blood glucose level data of two measured working electrode sides and two counter electrode sides in total. The correct blood glucose level can be derived by correcting the influence. In particular, since the number of blood glucose level data in the biosensor device of this embodiment is twice that of the biosensor devices of the fifth and sixth embodiments, the accuracy is also improved twice.

以上のように、本実施形態のバイオセンサ装置によれば、作用極と対極とをそれぞれ有する複数個のバイオセンサと、その複数個のバイオセンサの作用極と対極間にそれぞれ所望の電圧を印加することにより、作用極電極から流れ出す電流と対極より流れ込む電流を計測し、その電流値から測定対象物質の濃度を特定する信号処理回路を備えたバイオセンサ装置とすることにより、高精度化を実現できる。   As described above, according to the biosensor device of the present embodiment, a plurality of biosensors each having a working electrode and a counter electrode, and a desired voltage is applied between the working electrode and the counter electrode of the plurality of biosensors. By measuring the current flowing out from the working electrode and the current flowing from the counter electrode, the biosensor device is equipped with a signal processing circuit that identifies the concentration of the substance to be measured from the current value, thereby achieving high accuracy. it can.

(第8の実施形態)
図18は、本発明の第8の実施形態に係るバイオセンサ装置を示すブロック回路図である。
(Eighth embodiment)
FIG. 18 is a block circuit diagram showing a biosensor device according to the eighth embodiment of the present invention.

同図に示すように、本実施形態のバイオセンサ装置は、図6に示す第5の実施形態に係るバイオセンサ装置において第1のバイオセンサ部501の反応チャンバと第2のバイオセンサ部521の反応チャンバとを毛細管で接続したものである。第1のバイオセンサ部501と第2のバイオセンサ部とは、電極のサイズや形状などが互いに等しく、同一の性能を有しているものとする。   As shown in the figure, the biosensor device of the present embodiment includes a reaction chamber of the first biosensor unit 501 and a second biosensor unit 521 in the biosensor device according to the fifth embodiment shown in FIG. The reaction chamber is connected with a capillary tube. It is assumed that the first biosensor unit 501 and the second biosensor unit have the same performance and the same size and shape of electrodes.

また、計測回路509において、比較参照電圧Vifが基準電圧源508から信号処理回路507に供給されている
図19は、図18に示す本実施形態のバイオセンサ装置におけるバイオセンサ31を模式的に示す平面図である。同図に示すように、第1のバイオセンサ部501と第2のバイオセンサ部521とは、バイオセンサ装置のサンプル点着部(サンプルを入れる部分)に対して毛細管を介して縦(直列)に接続されている。ここでは、サンプル点着部に点着された血液サンプル(体液33)は毛細管34aを通ってまず第2のバイオセンサ部521の反応チャンバに到達し、その後、毛細管34bを通って第1のバイオセンサ部501の反応チャンバに到達する。次に、本実施形態のバイオセンサ装置の測定原理を説明する。
Further, in the measurement circuit 509, the comparison reference voltage Vif is supplied from the reference voltage source 508 to the signal processing circuit 507. FIG. 19 schematically shows the biosensor 31 in the biosensor device of this embodiment shown in FIG. It is a top view. As shown in the figure, the first biosensor unit 501 and the second biosensor unit 521 are vertically (in series) via a capillary tube with respect to a sample spotting portion (a portion into which a sample is placed) of the biosensor device. It is connected to the. Here, the blood sample (body fluid 33) spotted on the sample spotting part first reaches the reaction chamber of the second biosensor part 521 through the capillary 34a, and then passes through the capillary 34b to the first biosensor. It reaches the reaction chamber of the sensor unit 501. Next, the measurement principle of the biosensor device of this embodiment will be described.

図20は、図18に示す本実施形態のバイオセンサ装置の測定動作の一例を経時的に示す図である。ここで、同図に示すように、測定期間を通して一定の大きさの作用極制御電圧Vpr1及び対極制御電圧Vmr1が各バイオセンサ部の作用極端子と対極端子にそれぞれ供給される。   FIG. 20 is a diagram showing an example of the measurement operation of the biosensor device of this embodiment shown in FIG. 18 over time. Here, as shown in the figure, the working electrode control voltage Vpr1 and the counter electrode control voltage Vmr1 having a certain magnitude are supplied to the working electrode terminal and the counter electrode terminal of each biosensor unit throughout the measurement period.

図20の中段及び下段に示すように、本実施形態のバイオセンサ装置では、第2のバイオセンサ部521の反応チャンバに血液サンプルが到達してから第1のバイオセンサ部501の反応チャンバに血液サンプルが到達するまでに時間Δtを要する。これは、試料の粘度によって該試料が毛細管を伝わる速度が異なる現象による。すなわち、試料の粘度が高い程、毛細管を伝わる速度が遅くなるので、あらかじめ粘度と毛細管内での移動速度との関係が分かっていれば、2個のバイオセンサ部への血液サンプルの到達時間差Δtを計測することで血液粘度を算定することができる。さらに、得られた血液粘度値によって第5の実施形態と同様に、血糖値補正量ΔIf‘を実際の測定値に加算することで正確な血糖値を求めることができる。   As shown in the middle and lower stages of FIG. 20, in the biosensor device of this embodiment, blood reaches the reaction chamber of the first biosensor unit 501 after the blood sample reaches the reaction chamber of the second biosensor unit 521. It takes time Δt to reach the sample. This is due to the phenomenon that the speed at which the sample travels through the capillary varies depending on the viscosity of the sample. That is, the higher the viscosity of the sample, the slower the speed of traveling through the capillary, so if the relationship between the viscosity and the moving speed in the capillary is known in advance, the arrival time difference Δt of the blood sample to the two biosensor parts The blood viscosity can be calculated by measuring Furthermore, as in the fifth embodiment, an accurate blood glucose level can be obtained by adding the blood glucose level correction amount ΔIf ′ to the actual measurement value based on the obtained blood viscosity value.

なお、第1のバイオセンサ部501に接続される毛細管34bと第2のバイオセンサ部521に接続される毛細管34aの大きさまたは断面積は、互いに等しくてもよいが、互いに異なっていても構わない。ただし、毛細管34aの大きさ、34bの大きさはどの部分でも一定である方が粘度の算出が容易となるので好ましい。   The capillaries 34b connected to the first biosensor unit 501 and the capillaries 34a connected to the second biosensor unit 521 may have the same size or cross-sectional area, but may be different from each other. Absent. However, it is preferable that the size of the capillary tube 34a and the size of the tube 34b be constant in any part because the viscosity can be easily calculated.

図21は、図18に示す本実施形態のバイオセンサ装置における第1〜第4の電圧源の回路構成の一例を示すブロック回路図である。   FIG. 21 is a block circuit diagram showing an example of the circuit configuration of the first to fourth voltage sources in the biosensor device of the present embodiment shown in FIG.

以上のように、本実施形態のバイオセンサ装置によれば、第5〜第7の実施形態で説明したバイオセンサ装置において、複数個のバイオセンサ部を同一管形状の毛細管構造でサンプル点着部に対して直列に接続することにより、試料の粘度を補正できるので、測定値の高精度化を実現できる。また、複数のバイオセンサ部での測定値から試料の粘度についての補正を行なう方法と組み合わせることによって、より信頼性の高い測定を行なうこともできる。   As described above, according to the biosensor device of the present embodiment, in the biosensor devices described in the fifth to seventh embodiments, a plurality of biosensor portions are sampled spotting portions with the same tubular capillary structure. Since the viscosity of the sample can be corrected by connecting in series, the measurement value can be highly accurate. Further, by combining with a method of correcting the viscosity of the sample from the measured values at a plurality of biosensor units, it is possible to perform a more reliable measurement.

(第9の実施形態)
図22は、本発明の第9の実施形態に係るバイオセンサを示す平面図である。同図に示すように、本実施形態のバイオセンサ34は、互いに特性の等しい2個のバイオセンサ部が異なる太さの毛細管を用いて並列接続された構成を有する。
(Ninth embodiment)
FIG. 22 is a plan view showing a biosensor according to the ninth embodiment of the present invention. As shown in the figure, the biosensor 34 of the present embodiment has a configuration in which two biosensor parts having the same characteristics are connected in parallel using capillaries having different thicknesses.

本実施形態のバイオセンサ34を備えたバイオセンサ装置を構成する際には、計測回路509として上述した第8の実施形態のバイオセンサ装置と同一のものを用いる。以下、本実施形態のバイオセンサの特徴部のみを説明する。   When configuring a biosensor device including the biosensor 34 of the present embodiment, the same measurement circuit 509 as that of the biosensor device of the eighth embodiment described above is used. Only the features of the biosensor of this embodiment will be described below.

本実施形態のバイオセンサ34において、作用極510と対極511とを有する第1のバイオセンサ部に試料を供給するための毛細管35は、作用極522と対極523とを有する第2のバイオセンサ部に試料を供給するための毛細管36よりも幅及び断面積が大きくなっている。   In the biosensor 34 of the present embodiment, the capillary 35 for supplying a sample to the first biosensor unit having the working electrode 510 and the counter electrode 511 is a second biosensor unit having the working electrode 522 and the counter electrode 523. The width and the cross-sectional area are larger than those of the capillary tube 36 for supplying the sample.

一般に、毛細管の太さによって毛細管を伝わる液体の速度が異なる現象は知られているが、本実施形態のバイオセンサ34は、この現象を利用して被測定物質を測定するものである。すなわち、本実施形態のバイオセンサを備えたバイオセンサ装置によれば、2個のバイオセンサ部への血液サンプルの到達時間の差Δtを計測することで血液粘度を算定できる。さらに、第8の実施形態と同様に、得られた血液粘度値を基に求められた血糖値補正量ΔIf‘を、実際の測定値に加算することで、正確な血糖値を求めることができる。   In general, a phenomenon is known in which the speed of a liquid that travels through a capillary varies depending on the thickness of the capillary, but the biosensor 34 of the present embodiment uses this phenomenon to measure a substance to be measured. That is, according to the biosensor device including the biosensor of this embodiment, the blood viscosity can be calculated by measuring the difference Δt in the arrival time of the blood sample to the two biosensor parts. Further, as in the eighth embodiment, an accurate blood glucose level can be obtained by adding the blood glucose level correction amount ΔIf ′ obtained based on the obtained blood viscosity value to the actual measurement value. .

以上のように、本実施形態のバイオセンサをバイオセンサ装置に用いれば、従来よりも精度の高い測定が実現できる。   As described above, if the biosensor of the present embodiment is used in a biosensor device, measurement with higher accuracy than before can be realized.

(第10の実施形態)
図23は、本発明の第10の実施形態に係るバイオセンサを示す平面図である。同図に示すように、本実施形態のバイオセンサ37は、互いに同一の特性を有する4個のバイオセンサ部(第1のバイオセンサ部、第2のバイオセンサ部、第3のバイオセンサ部、及び第4のバイオセンサ部)が異なる太さの毛細管を用いて並列接続、および、サンプル点着部に対して直列接続された構成を有する。
(Tenth embodiment)
FIG. 23 is a plan view showing a biosensor according to the tenth embodiment of the present invention. As shown in the figure, the biosensor 37 of the present embodiment includes four biosensor units (first biosensor unit, second biosensor unit, third biosensor unit, And the fourth biosensor unit) have a configuration in which capillaries having different thicknesses are connected in parallel and connected in series to the sample spotting unit.

本実施形態のバイオセンサ37を備えたバイオセンサ装置を構成する際には、計測回路509は上述した第8の実施形態のバイオセンサ装置と同一のものを2個用いることで4個のバイオセンサ部に対応させる。以下、本実施形態のバイオセンサの特徴部のみを説明する。   When configuring a biosensor device including the biosensor 37 of the present embodiment, the measurement circuit 509 uses four identical biosensor devices of the eighth embodiment described above, thereby providing four biosensors. Corresponding to the part. Only the features of the biosensor of this embodiment will be described below.

本実施形態のバイオセンサ37において、作用極510aと対極511aとを有する第1のバイオセンサ部と作用極522aと対極523aとを有する第2のバイオセンサ部とは第8の実施形態のバイオセンサ部と同様にサンプル点着部に対して互いに直列に接続されている。   In the biosensor 37 of the present embodiment, the first biosensor unit having the working electrode 510a and the counter electrode 511a and the second biosensor unit having the working electrode 522a and the counter electrode 523a are the biosensor of the eighth embodiment. Similarly to the part, they are connected in series to the sample spotting part.

また、作用極510bと対極511bとを有する第3のバイオセンサ部と作用極522bと対極523bとを有する第4のバイオセンサ部とはサンプル点着部に対して互いに直列に接続されている。   The third biosensor unit having the working electrode 510b and the counter electrode 511b and the fourth biosensor unit having the working electrode 522b and the counter electrode 523b are connected to each other in series with respect to the sample spotting unit.

そして、第2のバイオセンサ部に血液サンプルを供給するための毛細管35a及び第1のバイオセンサ部と第2のバイオセンサ部を接続するための毛細管35bは、第4のバイオセンサ部に血液サンプルを供給するための毛細管36a及び第3のバイオセンサ部と第4のバイオセンサ部を接続するための毛細管36bよりも幅及び断面積が大きくなっている。   A capillary 35a for supplying a blood sample to the second biosensor unit and a capillary 35b for connecting the first biosensor unit and the second biosensor unit are connected to the fourth biosensor unit. The width and the cross-sectional area are larger than the capillary 36a for supplying the liquid and the capillary 36b for connecting the third biosensor part and the fourth biosensor part.

上述の構成により、毛細管の太さによって毛細管を伝わる血液の速度が異なる現象と血液粘度によって毛細管を伝わる速度が異なる現象とにより、4個のバイオセンサ部への血液の到達時間差Δt1、Δt2、Δt3が計測される。これらの到達時間の差を計測することで血液粘度を算定することができる。そして、第8の実施形態と同様に、得られた血液粘度値に基づいて求められた血糖値補正量ΔIf‘を実際の測定値に加算することで正確な血糖値を求めることができる。   With the above-described configuration, the arrival time differences Δt1, Δt2, and Δt3 of the blood to the four biosensor units are different depending on the phenomenon that the speed of the blood that travels through the capillary varies depending on the thickness of the capillary and the phenomenon that the speed that travels the capillary varies depending on the blood viscosity. Is measured. The blood viscosity can be calculated by measuring the difference between these arrival times. As in the eighth embodiment, an accurate blood sugar level can be obtained by adding the blood sugar level correction amount ΔIf ′ obtained based on the obtained blood viscosity value to the actual measurement value.

特に、本実施形態のバイオセンサを用いれば、第8及び第9の実施形態と比較して到達時間差Δtのデータ量が3倍得られるため、その血糖値補正量ΔIf‘精度は3倍向上したものとなり、より高精度な計測が実現できるようになる。   In particular, if the biosensor of this embodiment is used, the data amount of the arrival time difference Δt is obtained three times as compared with the eighth and ninth embodiments, so that the blood glucose level correction amount ΔIf ′ accuracy is improved three times. As a result, more accurate measurement can be realized.

以上のように本実施形態のバイオセンサを、第5〜第7の実施形態のバイオセンサ装置に用いれば、測定値の高精度化を実現できる。   As described above, if the biosensor of this embodiment is used in the biosensor devices of the fifth to seventh embodiments, it is possible to achieve high accuracy of measurement values.

(第11の実施形態)
図24は、本発明の第11の実施形態に係るバイオセンサを示す平面図である。
(Eleventh embodiment)
FIG. 24 is a plan view showing a biosensor according to an eleventh embodiment of the present invention.

本実施形態のバイオセンサ38は、異なる性能の2個のバイオセンサ部からなっている。例えば、図24に示す例では、第2のバイオセンサ部の作用極522は第1のバイオセンサ部の作用極510よりも平面面積が大きく、第2のバイオセンサ部の対極523は第1のバイオセンサ部の対極511よりも平面面積が大きくなっている。これにより、第2のバイオセンサ部の各電極と血液サンプルとの接触面積が大きくなるので、酵素により触媒されるブドウ糖の反応時間は第1のバイオセンサ部に比べて短縮される。なお、本実施形態のバイオセンサを備えたバイオセンサ装置を構成する場合、計測回路509としては上述した第5〜第10の実施形態のバイオセンサ装置のいづれかと同一のものを用いる。   The biosensor 38 of the present embodiment is composed of two biosensor units having different performances. For example, in the example illustrated in FIG. 24, the working electrode 522 of the second biosensor unit has a larger planar area than the working electrode 510 of the first biosensor unit, and the counter electrode 523 of the second biosensor unit has the first electrode. The planar area is larger than the counter electrode 511 of the biosensor unit. As a result, the contact area between each electrode of the second biosensor unit and the blood sample is increased, so that the reaction time of glucose catalyzed by the enzyme is shortened as compared with the first biosensor unit. In addition, when comprising the biosensor apparatus provided with the biosensor of this embodiment, as the measurement circuit 509, the same thing as any one of the biosensor apparatus of the 5th-10th embodiment mentioned above is used.

本実施形態のバイオセンサ装置では、異なる性能の2個のバイオセンサ部からなる構成を有することで、各バイオセンサ部で測定値が得られるまでの時間の差Δtや作用極電流If1、If2により、血液粘度を算定することができる。そして、得られた血液粘度値から求められた血糖値補正量ΔIf‘を実際の測定値に加算することで、より正確な血糖値を求めることができる。   The biosensor device of the present embodiment has a configuration composed of two biosensor units having different performances, so that the time difference Δt until the measurement value is obtained in each biosensor unit and the working electrode currents If1 and If2 Blood viscosity can be calculated. A more accurate blood sugar level can be obtained by adding the blood sugar level correction amount ΔIf ′ obtained from the obtained blood viscosity value to the actual measurement value.

以上のように、本実施形態のバイオセンサを第5〜第10のバイオセンサ装置に適用することにより、高精度化を実現できる。   As described above, high accuracy can be realized by applying the biosensor of this embodiment to the fifth to tenth biosensor devices.

なお、図24では2種類のバイオセンサ部がバイオセンサ38に含まれている例を示したが、バイオセンサには、3種類以上の特性の異なるバイオセンサ部が含まれていてもよい。この場合、測定できるΔtの個数が多くなるのでより高い精度で測定することが可能となる。   24 shows an example in which two types of biosensor units are included in the biosensor 38, the biosensor may include three or more types of biosensor units having different characteristics. In this case, since the number of Δt that can be measured increases, it is possible to measure with higher accuracy.

以上説明したように、本発明のバイオセンサ装置は、血糖や乳酸など、化学反応あるいは酵素反応により電子を発生する物質の測定に用いられ、医療の発展に大いに有用である。   As described above, the biosensor device of the present invention is used for measuring substances that generate electrons by chemical reaction or enzymatic reaction, such as blood glucose and lactic acid, and is very useful for medical development.

図1は、本発明の第1の実施形態に係るバイオセンサ装置を示すブロック回路図である。FIG. 1 is a block circuit diagram showing a biosensor device according to the first embodiment of the present invention. 図2は、第1の実施形態に係るバイオセンサ装置におけるバイオセンサ印加電圧Vf1と電荷量Qとの関係を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between the biosensor applied voltage Vf1 and the charge amount Q in the biosensor device according to the first embodiment. 図3は、本発明の第2の実施形態に係るバイオセンサ装置におけるバイオセンサ印加電圧Vf1と電荷量Qとの関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the biosensor applied voltage Vf1 and the charge amount Q in the biosensor device according to the second embodiment of the present invention. 図4は、本発明の第3の実施形態に係るバイオセンサ装置におけるバイオセンサ印加電圧Vf1と電荷量Qとの関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the biosensor applied voltage Vf1 and the charge amount Q in the biosensor device according to the third embodiment of the present invention. 図5は、本発明の第4の実施形態に係るバイオセンサ装置を示すブロック回路図である。FIG. 5 is a block circuit diagram showing a biosensor device according to the fourth embodiment of the present invention. 図6は、本発明の第5の実施形態に係るバイオセンサ装置を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing a biosensor device according to the fifth embodiment of the present invention. 図7は、第5の実施形態に係るバイオセンサ装置の測定動作の一例を経時的に示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the measurement operation of the biosensor device according to the fifth embodiment over time. 図8は、第5の実施形態に係るバイオセンサ装置において、第1〜第4の電圧源の回路構成例を示すブロック回路図である。FIG. 8 is a block circuit diagram showing a circuit configuration example of the first to fourth voltage sources in the biosensor device according to the fifth embodiment. 図9は、第5の実施形態に係るバイオセンサ装置におけるバイオセンサの構成例を模式的に示す平面図である。FIG. 9 is a plan view schematically showing a configuration example of the biosensor in the biosensor device according to the fifth embodiment. 図10は、第5の実施形態に係るバイオセンサと計測回路とを1チップ化したバイオセンサチップの構成例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of a biosensor chip in which the biosensor and the measurement circuit according to the fifth embodiment are integrated into one chip. 図11は、図30に示す従来のバイオセンサの性能図に対して、本発明の原理を記入した図である。FIG. 11 is a diagram in which the principle of the present invention is entered in the performance diagram of the conventional biosensor shown in FIG. 図12は、本発明の第6の実施形態に係るバイオセンサ装置を示すブロック回路図である。FIG. 12 is a block circuit diagram showing a biosensor device according to the sixth embodiment of the present invention. 図13は、第6の実施形態に係るバイオセンサ装置の測定動作の一例を経時的に示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the measurement operation of the biosensor device according to the sixth embodiment over time. 図14は、第6の実施形態に係るバイオセンサ装置において、第1〜第4の電圧源の回路構成例を示すブロック回路図である。FIG. 14 is a block circuit diagram showing a circuit configuration example of the first to fourth voltage sources in the biosensor device according to the sixth embodiment. 図15は、本発明の第7の実施形態に係るバイオセンサ装置を示すブロック回路図である。FIG. 15 is a block circuit diagram showing a biosensor device according to the seventh embodiment of the present invention. 図16は、第7の実施形態に係るバイオセンサ装置の測定動作の一例を経時的に示す図である。FIG. 16 is a diagram illustrating an example of the measurement operation of the biosensor device according to the seventh embodiment over time. 図17は、第7の実施形態に係るバイオセンサ装置において、第1〜第4の電圧源の回路構成例を示すブロック回路図である。FIG. 17 is a block circuit diagram showing a circuit configuration example of the first to fourth voltage sources in the biosensor device according to the seventh embodiment. 図18は、本発明の第8の実施形態に係るバイオセンサ装置を示すブロック回路図である。FIG. 18 is a block circuit diagram showing a biosensor device according to the eighth embodiment of the present invention. 図19は、第8の実施形態のバイオセンサ装置におけるバイオセンサを模式的に示す平面図である。FIG. 19 is a plan view schematically showing a biosensor in the biosensor device of the eighth embodiment. 図20は、第8の実施形態に係るバイオセンサ装置の測定動作の一例を経時的に示す図である。FIG. 20 is a diagram illustrating an example of the measurement operation of the biosensor device according to the eighth embodiment over time. 図21は、第8の実施形態に係るバイオセンサ装置における第1〜第4の電圧源の回路構成の一例を示すブロック回路図である。FIG. 21 is a block circuit diagram showing an example of the circuit configuration of the first to fourth voltage sources in the biosensor device according to the eighth embodiment. 図22は、本発明の第9の実施形態に係るバイオセンサを示す平面図である。FIG. 22 is a plan view showing a biosensor according to the ninth embodiment of the present invention. 図23は、本発明の第10の実施形態に係るバイオセンサを示す平面図である。FIG. 23 is a plan view showing a biosensor according to the tenth embodiment of the present invention. 図24は、本発明の第11の実施形態に係るバイオセンサを示す平面図である。FIG. 24 is a plan view showing a biosensor according to an eleventh embodiment of the present invention. 図25は、従来のバイオセンサ装置の構造を示すブロック回路図である。FIG. 25 is a block circuit diagram showing the structure of a conventional biosensor device. 図26は、従来のバイオセンサ装置の測定動作を経時的に示す図である。FIG. 26 is a diagram showing the measurement operation of the conventional biosensor device over time. 図27は、従来のバイオセンサ装置において、第1の電圧源及び第2の電圧源の回路構成の一例を示すブロック回路図である。FIG. 27 is a block circuit diagram showing an example of the circuit configuration of the first voltage source and the second voltage source in the conventional biosensor device. 図28は、従来のバイオセンサ装置におけるバイオセンサの構成例を示す平面図である。FIG. 28 is a plan view showing a configuration example of a biosensor in a conventional biosensor device. 図29は、従来のバイオセンサ装置におけるバイオセンサチップの構成例を示す平面図である。FIG. 29 is a plan view showing a configuration example of a biosensor chip in a conventional biosensor device. 図30は、従来のバイオセンサ装置における血糖値と血液サンプルの粘度、及び、バイオセンサ印加電圧Vf1との関係を模式的に示す図である。FIG. 30 is a diagram schematically illustrating a relationship between a blood glucose level, a blood sample viscosity, and a biosensor applied voltage Vf1 in a conventional biosensor device. 図31は、従来のバイオセンサ装置の測定動作の一例を経時的に示す図である。FIG. 31 is a diagram showing an example of the measurement operation of the conventional biosensor device over time.

符号の説明Explanation of symbols

1,31,34,37,38 バイオセンサ
3,503 作用極電極
3a,503a 作用極端子
4,504 対極電極
4a,504a 対極端子
5,518,529 帰還抵抗
6 ローパスフィルタ付き電圧源
8 ΔΣ変調器
9 容量
20 バイオセンサチップ
33 体液
34a,34b,35,35a,35b,36,36a,36b 毛細管
501 第1のバイオセンサ部
505,505a 第1の電圧源
506,506a 第2の電圧源
507 信号処理回路
508 基準電圧源
509 計測回路
510,510a,510b 作用極
511,511a,511b 対極
521 第2のバイオセンサ部
522,522a,522b 作用極
523,523a,523b 対極
527,527a 第3の電圧源
528,528a 第4の電圧源
550,551,552,553,555,557,558 オペアンプ
If1、If2 作用極電流
Im1,Im2 対極電流
Vf1,Vf2 バイオセンサ印加電圧
Vmr1 対極制御電圧
Vmr2 第3の対極制御電圧
Vmr3 第2の対極制御電圧
Vpr1 作用極制御電圧
s24、s25 対極電流量信号
s517、s17 作用極電流量信号
1, 31, 34, 37, 38 Biosensor 3,503 Working electrode 3a, 503a Working electrode 4,504 Counter electrode 4a, 504a Counter electrode 5,518,529 Feedback resistor 6 Voltage source with low-pass filter 8 ΔΣ modulator 9 Capacitance 20 Biosensor chip 33 Body fluid 34a, 34b, 35, 35a, 35b, 36, 36a, 36b Capillary 501 First biosensor section 505, 505a First voltage source 506, 506a Second voltage source 507 Signal processing Circuit 508 Reference voltage source 509 Measuring circuit 510, 510a, 510b Working electrode 511, 511a, 511b Counter electrode 521 Second biosensor section 522, 522a, 522b Working electrode 523, 523a, 523b Counter electrode 527, 527a Third voltage source 528 , 528a Fourth voltage source 550, 5 1,552,553,555,557,558 Operational amplifier If1, If2 Working electrode current Im1, Im2 Counter electrode current Vf1, Vf2 Biosensor applied voltage Vmr1 Counter electrode control voltage Vmr2 Third counter electrode control voltage Vmr3 Second counter electrode control voltage Vpr1 Action Pole control voltage s24, s25 Counter electrode current signal s517, s17 Working electrode current signal

Claims (2)

作用極と、被測定物質を含む被検査流体が流入するための間隔を空けて上記作用極に対向させた対極とを含むバイオセンサ部を複数個と、上記被検査流体を点着するためのサンプル点着部と、上記各バイオセンサ部に上記被検査流体を供給するための毛細管とを有するバイオセンサと、
測定時に上記バイオセンサ部のそれぞれの上記作用極と上記対極との間に電圧を印加し、且つ上記各バイオセンサ部の上記作用極または上記対極から流れる電流に基づいて上記被測定物質の濃度を測定するための計測回路とを備えているバイオセンサ装置であって、
複数個の上記バイオセンサ部は、上記毛細管により上記サンプル点着部から見て互いに並列に接続され、上記各バイオセンサ部に上記被検査流体を供給するための毛細管の大きさは互いに異なっている、バイオセンサ装置。
A plurality of biosensor units each including a working electrode and a counter electrode facing the working electrode with an interval for allowing the fluid to be tested including the substance to be measured to flow; and for spotting the fluid to be tested A biosensor having a sample spotting portion and a capillary for supplying the fluid to be tested to each biosensor portion;
A voltage is applied between each working electrode and the counter electrode of the biosensor unit during measurement, and the concentration of the substance to be measured is determined based on the current flowing from the working electrode or the counter electrode of each biosensor unit. A biosensor device comprising a measurement circuit for measuring,
The plurality of biosensor units are connected to each other in parallel when viewed from the sample spotting unit by the capillaries, and the capillaries for supplying the fluid to be tested to the biosensor units have different sizes. Biosensor device.
作用極と、被測定物質を含む被検査流体が流入するための間隔を空けて上記作用極に対向させた対極とを含む複数のバイオセンサ部と、上記被検査流体を点着するためのサンプル点着部と、上記複数のバイオセンサ部の各々に上記被検査流体を供給するための毛細管とを有するバイオセンサであって、
上記複数のバイオセンサ部の各々は、上記毛細管により上記サンプル点着部から見て互いに並列に接続され、上記各バイオセンサ部に上記被検査流体を供給するための毛細管の大きさは互いに異なっている、バイオセンサ。
A plurality of biosensor units including a working electrode, a counter electrode facing the working electrode with a space for allowing the fluid to be tested containing the substance to be measured to flow, and a sample for spotting the fluid to be tested A biosensor having a spotting section and a capillary for supplying the fluid to be tested to each of the plurality of biosensor sections,
Each of the plurality of biosensor units is connected in parallel with each other when viewed from the sample spotting unit by the capillary, and the capillaries for supplying the fluid to be tested to the biosensor units have different sizes. A biosensor.
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